đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng bể lọc thường và bể lọc nền xung

Bên cạnh nguồn nước thải được thải ra với mức ô nhiễm cao thì ở một số địa điểm nguồn nước thải sinh hoạt có nồng độ ô nhiễm đạt mức thấp như các chất hữu cơ, các chất rắn lơ lửng ít, có

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TNTN

-o0o -

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG BỂ LỌC THƯỜNG VÀ BỂ LỌC NỀN XUNG

Cán bộ hướng dẫn:

Th.S LÊ HOÀNG VIỆT

Sinh viên thực hiện:

QUÁCH THỊ TIỀN

MSSV : 1110870

Cần Thơ 10, 2014

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Cần thơ,Ngày………tháng…… Năm Cán bộ hướng dẫn

Lê Hoàng Việt

LỜI CẢM ƠN

Sau hơn 3 tháng thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp, đề tài đã hoàn thành Qua đó tôi đã được củng cố rất nhều về những kiến thức đã học trong bốn năm và đã tích lũy cho bản thân vốn kiến thức hữu ích về đề tài nghiên cứu này

Nhân đây tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:

Gia đình đã dạy dỗ và động viên trong suốt quá trình học tập và tạo điều kiện tốt nhất để con có kết quả như ngày hôm nay

Thầy Lê Hoàng Việt – giảng viên Bộ môn Kỹ thuật Môi trường, Khoa Môi trường

và Tài Nguyên Thiên Nhiên, đã nhiệt tình chỉ dẫn, giúp đỡ và theo sát quá trình đề tài hoàn thành đúng tiến độ

Quý thầy cô ở các phòng thí nghiệm thuộc Bộ môn Kỹ thuật Môi trường – Khoa Môi Trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên đã tạo đủ điều kiện về dụng cụ thí nghiệm

và hóa chất trong suốt quá trình phân tích và làm thí nghiệm

Sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn Kỹ thuật môi trường khóa 37, đặc biệt là những bạn cùng thực hiện đề tài trong học kì I năm học 2014 – 2015

Do thời gian và kiến thức còn hạn chế, nên không tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báo từ quý thầy ,cô và các bạn để đề tài hoàn thiện hơn

Cần Thơ, ngày 30 tháng 11 năm 2014 Sinh viên thực hiên

Quách Thị Tiền

MỤC LỤC

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN……… i

LỜI CẢM ƠN……….ii

TÓM TẮT ĐỀ TÀI………iii

LỜI CAM ĐOAN……… iv

MỤC LỤC……… v

DANH SÁCH BẢNG……… vii

DANH SÁCH HÌNH……… viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT……… x

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU………1

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU……… 2

2.1 GIỚI THIỆU VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT……….2

2.1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt……… 2

2.1.2 Thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt……… 2

2.1.3 Nồng độ của nước thải sinh hoạt………5

2.2 Sơ lược cơ chế của quá trình lọc……… 6

2.3 Các loại bể lọc……… 6

2.3.1 Khái niệm bể lọc nước bằng các hạt lọc……… 7

2.3.1 Các loại bể lọc………7

a Loại bể lọc có hướng dòng chảy từ trên xuốg……… 8

b Loại bể lọc có chiều dày lớp vật liệu lọc dày hướng dòng chảy từ trên xuống… 9

c Loại bể lọc có lớp vật liệu lọc dày hướng dòng chảy từ dưới lên……… 9

d Loại bể lọc có nền xung động……….9

e Loại bể lọc có cầu thang di động……… 10

2.3.3 Tính chất của nguyên liệu lọc……… 10

2.4 Các sự cố thường gặp trong quá trình lọc……… 11

2.5 Một số nghiên cứu trên bể lọc……… 13

2.5.1 Xử lý nước thải bằng bể lọc cát ở thị trấn Bechar ( sử dụng cát ở Beni Abbes Bechar Algeria)……….13

2.5.2 Loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ và các chất dinh dưỡng từ nhà máy xay trái oliu bằng bể lọc cát……… 14

2.5.3 Xử lý nước thải từ nhà máy chế biến gà tây bằng bể lọc cát……….16

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN……….18

3.1 Địa điểm, thời gian và phương tiện thực hiện……….18

3.2 Đối tượng thực hiện………18

3.3 Phương tiện thực hiện……….18

3.3.1 Chọn vật liệu lọc và vật liệu chế tạo………18

a Chọn vật liệu lọc……… 18

b Vật liệu chế tạo mô hình……… 19

3.3.2 Kích thước thiết kế và thông số vận hành của bể lọc thường và bể lọc nền xung……… 19

3.4 Cách bố trí thí nghiêm……….21

3.5 Các bước tiến hành……… 21

3.6 Phương pháp và phương tiện phân tích mẫu……… 22

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN………23

4.1 Thành phần và tính chất của nước thải đầu vào được sử dụng thí nghiệm…….23

4.2 Thí nghiệm lọc nước thải sinh hoạt bằng bể lọc thường và bể lọc nền xung… 23

4.3 Vận hành bể nền xung……….31

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………34

5.1 Kết luận……… 35

5.2 Kiến nghị……….35

TÀI LIỆU THAM KHẢO……….35

PHỤ LỤC……….36

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1 Tiêu chuẩn cấp nước ở khu vực đô thị và nông thôn ở nước ta………… 2 Bảng 2.2 Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt của các khu dân cư đô thị……… 2 Bảng 2.3 Tải trọng chất thải trung bình trong nước thải một ngày tính theo

đầu người……….4 Bảng 2.4 Trọng lượng trung bình các chất nhiễm bẩn trong nước thải trong

một ngày tính theo đầu người……….4 Bảng 2.5 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt chưa được xử lý….5 Bảng 2.6 Các cơ chế loại bỏ chất rắn lơ lửng trong cột lọc………6 Bảng 2.7 Đặc điểm của các loại bể lọc thường được sử dụng……… 8 Bảng 2.8 Thông số thiết kế của bể lọc sử dụng hai nguyên liệu lọc……….10 Bảng 2.9 Các sự cố thường gặp trong quá trình lọc và cách khắc phục………… 11 Bảng 3.1 Các thông số vận hành mô hình……….20 Bảng 3.2 Phương pháp và phương tiện phân tích các chỉ tiêu……… 22 Bảng 4.1 Đặc tính hóa lý của nước thải sinh hoạt……….23 Bảng 4.2 kết quả nước thải trước và sau vận hành mô hình bể lọc thường và

bể lọc nền xung……….23 Bảng 4.3 Độ giảm áp và số lượng nước thải sử dụng của bể lọc thường và

bể lọc nền xung……….29 Bảng 4.4 Hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt của bể lọc thường và bể lọc

nền xung……… 31

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Bể lọc cát liên tục điển hình………7

Hình 2.2 Bể lọc hai lớp vật liệu có hướng dòng chảy từ trên xuống……… 9

Hình 2.3 Mô hình xử lý nước thải sinh hoạt bằng bể lọc cát ở thị trấn Bechar (sử dụng cát ở Beni Abbes Bechar Algeria)……… 12

Hình 2.4 Nồng độ SS (mg/l)……….12

Hình 2.5 Nồng độ COD (mg/l)……….13

Hình 2.6 Nồng độ TKN (mg/l)……… 13

Hình 2.7 Mô hình thí nghiêm loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ và các chất dinh dưỡng từ nhà máy oliu bằng bể lọc cát……….14

Hình 2.8 Số phần trăm chất rắn (TSS) được loại bỏ theo thời gian……… 14

Hình 2.9 Số phần trăm nồng độ ( COD)……… 15

Hình 2.10 Nồng độ TOD trước và sau lọc………15

Hình 2.11 Sơ đồ phản ứng sinh học hai lớp cát xử lý nước thải nhà máy chế biến gà tây bằng bể lọc cát………16

Hình 2.12 Nồng độ TOC (%) ……… 16

Hình 2.13 Nồng độ BOD5 17

Hình 3.1 Vị trí lấy mẫu……….18

Hình 3.2 Máy sục khí………19

Hình 3.3 Hệ thống phun khí của bể lọc nền xung ………19

Hình 3.4 Sơ đồ kích thước mô hình bể lọc thường và bể nền xung……… 20

Hình 3.5 Bể lọc thường và bể nền xung………21

Hình 4.1 Nồng độ SS trước và sau xử lý của bể lọc thường và bể lọc nền xung….24 Hình 4.2 Nồng độ COD trước và sau xử lý giữa bể lọc thường và bể lọc nền xung………25

Hình 4.3 Nồng độ BOD5 trước và sau xử lý của bể lọc thường và bể lọc nền xung……… 26

Hình 4.4 Nồng độ TKN trước và sau xử lý của bể lọc thường và bể lọc nền xung……… 27

Hình 4.5 Nồng độ TP trước và sau xử lý của bể lọc thường và bể lọc nền xung………28

Hình 4.6 Nồng độ các chất SS, BOD5,COD của nước thải đã qua xử lý bằng ao tảo nạp nước thải 24h,12h……… 32

Hình 4.7 Nồng độ các chất TKN,TP của nước thải đã qua xử lý bằng ao tảo nạp

nước thải 24h,12h……… 33

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Hiện nay, nước ta đang trong quá trình đổi mới theo xu hướng công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, vì thế đã mang lại nhiều lợi ích về kinh tế - xã hội cũng như góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân Nhưng một khi chất lượng cuộc sống được cải thiện thì nhu cầu về ăn, ở cũng như sinh hoạt của con người cũng ngày một gia tăng Chính những hoạt động đó đã làm phát sinh nhiều vấn đề bức xúc về môi trường cần phải giải quyết, một trong số đó là lượng nước thải sinh hoạt tại các khu đô thị, khu dân cư tập trung,… chưa được xử lý triệt để trước khi thải trực tiếp ra ngoài môi trường, gây ra ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng, gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người, mỹ quan đô thị cũng như đời sống của các loài thực vật Bên cạnh nguồn nước thải được thải ra với mức ô nhiễm cao thì ở một

số địa điểm nguồn nước thải sinh hoạt có nồng độ ô nhiễm đạt mức thấp như các chất hữu cơ, các chất rắn lơ lửng ít, có dưỡng chất N,P cao do đó với vai trò tiền xử

lý để lấy nguồn nước thải cho quá trình tái sử dụng, xử lý nước đầu ra của ao tảo,

chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt

bằng bể lọc thường và bể lọc nền xung”, sau thời gian tiến hành làm thí nghiệm

lọc nước thải sinh hoạt bằng bể lọc thường và bể nền xung, lọc nước tảo sau khi qua

xử lý bằng ao tảo thâm canh chúng tôi rút ra kết luận:

Có thể sử dụng bể lọc thường và bể nền xung để lọc nước thải sinh hoạt thô sau lắng

Hiệu quả xử lý của bể lọc thường và bể lọc nền xung đạt kết quả chưa cao, do hai bể lọc còn mới, vật liệu lọc cá có kích thước còn lớn

Bể lọc nền xung bị giảm áp chậm hơn bể lọc thường do có thiết bị phun khí, do đó

bể lọc nền xung có thể có thời gian hoạt động lâu hơn bể lọc thường

Có thể sử dụng bể lọc nền xung để lọc nước tảo đã được xử lý bằng ao tảo thâm canh

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này được thực hiện trên kết quả nghiên cứu của bản thân Số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được dùng cho bất kỳ luận văn nào trước đây

Cần Thơ, Ngày……tháng… năm Sinh viên thực hiện

Quách Thị Tiền

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BOD Nhu cầu oxy sinh hóa để vi khuẩn phân hủy các chất hữu cơ trong

nước thải COD Nhu cầu oxy hóa học để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

Hiện nay, nước ta đang trong quá trình đổi mới theo xu hướng công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, vì thế đã mang lại nhiều lợi ích về kinh tế - xã hội cũng như góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân Nhưng một khi chất lượng cuộc sống được cải thiện thì nhu cầu về ăn, ở cũng như sinh hoạt của con người cũng ngày một gia tăng Chính những hoạt động đó đã làm phát sinh nhiều vấn đề bức xúc về môi trường cần phải giải quyết, một trong số đó là lượng nước thải sinh hoạt tại các khu đô thị, khu dân cư tập trung,… chưa được xử lý triệt để trước khi thải trực tiếp ra ngoài môi trường, gây ra ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng, gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người, mỹ quan đô thị cũng như đời sống của các loài thực vật

Nhìn chung, nước thải sinh hoạt có chứa hàm lượng các chất dinh dưỡng khá cao

Theo Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga (2002), nước thải sinh hoạt có thành phần với các giá trị điển hình như sau: COD = 500 mg/L, BOD5 = 250 mg/L, SS = 220 mg/L, phốt-pho = 8 mg/L, ni-tơ NH3 và ni-tơ hữu cơ = 40 mg/L, pH = 6,8, TS = 720 mg/L Nhằm mục tiêu cải thiện chất lượng nguồn nước nên hiện nay có rất nhiều biện pháp xử lý và công nghệ đã được đưa vào áp dụng trong xử lý nước thải với các quy mô lớn, nhỏ và đạt được hiệu quả xử lý khá cao như: phương pháp cơ học, hóa học và sinh học Tùy theo yêu cầu xử lý, mức độ ô nhiễm và tính chất của nước thải để đưa ra biện pháp xử lý phù hợp hơn Tuy nhiên, một số loại nước thải sinh hoạt ở một số địa điểm có nồng độ chất ô nhiễm thấp hàm lượng chất rắn lơ lửng, nồng độ chất hữu cơ ít, dưỡng chất N,P cao, tập trung vô xử lý nguồn nước thải loãng do hàm lượng chất hữu cơ thấp và chứa các dưỡng chất có thể sử dụng được nhằm hưỡng đén tiền xử lý bằng lọc nước thải, sau đó còn giữ các chất hòa tan N, P bằng biện pháp sinh học nuôi tảo, xuất phát từ những vấn đề của nguồn nước thải có

nồng độ chất ô nhiễm thấp để tái sử dụng nên đề tài “Đánh giá hiệu quả xử lý

nước thải sinh hoạt bằng bể lọc thường và bể lọc nền xung” được tiến hành nhằm

giải quyết các vấn đề ô nhiễm do nước thải sinh hoạt từ các khu đô thị, dân cư,…góp phần bảo vệ môi trường và hướng đến áp dụng công nghệ xử lý mới phù hợp hơn, tìm ra các thông số thiết kế và vận hành thích hợp cho bể lọc thường và bể lọc nền xung

CHƯƠNG II: TÀI LIỆU THAM KHẢO 2.1 Giới thiệu về nước thải sinh hoạt

2.1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là một hỗn hợp của các chất hữu cơ hay vô cơ trong tự nhiên và một số tính chất do con người tổng hợp nên Nguồn gây ô nhiễm chính trong nước thải sinh hoạt là phân và nước tiểu con người, một ít chất ô nhiễm từ quá trình chuẩn bị thức ăn, tắm rửa, giặt giũ, thoát nước chảy tràn (Lê Hoàng Việt & Nguyễn

Võ Châu Ngân, 2014)

Đặc trưng nước thải sinh hoạt chứa nhiều tạp chất khác nhau, trong đó khoảng 52% chất hữu cơ, 48% chất vô cơ và một lượng lớn các vi sinh vật Phần lớn các vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt thường ở dạng vi-rút, vi khuẩn gây bệnh (như tả, lị, thương hàn…) Đồng thời trong nước thải sinh hoạt cũng chứa những vi khuẩn không có hại, có tác dụng phân hủy các chất thải (Nguyễn Đức Lượng & Nguyễn Thùy Dương, 2003)

Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho một khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cung cấp nước của các nhà máy nước hay các trạm cấp nước hiện có Các trung tâm đô thị có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước sinh hoạt tính trên một đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn Nước thải sinh hoạt tại các trung tâm đô thị thường thoát nước bằng hệ thống thoát dẫn ra các sông rạch, còn các vùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát nước bằng biện pháp

tự thấm (Trần Đức Hạ, 2002)

Lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư được xác định trên cơ sở nước cấp

Bảng 2.1 Tiêu chuẩn cấp nước ở khu vực đô thị và nông thôn ở nước ta

Khu vực Tiêu chuẩn cấp nước (lít/người/ngày)

(Trịnh Xuân Lai, 2009)

Bảng 2.2 Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt của các khu dân cư đô thị

Theo Nguyễn Đức Lương & Nguyễn Thị Thùy Dương (2003) thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nước thải Ngoài ra lượng nước thải ít hay nhiều cũng phụ thuộc vào loại hình sinh hoạt

Theo Lê Hoàng Việt (2003) thành phần nước thải sinh hoạt gồm hai loại:

Nước thải niễm bẩn do bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh

Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi, kêt cả làm vệ sinh sàn nhà

Nước thải sinh hoạt chứa các thành phần chủ yếu sau: protein (40 – 60%) carbohydrate (25 – 50%), dầu mỡ (10%), u rê từ nước tiểu và nhiều loại chất hữu cơ với số lượng rất thấp như thuốc trừ sâu, chất hoạt động bề mặt, phenol, các hợp chất benzene và các hợp chất chlor hóa ở mức độ cao…, và các chất vô cơ như kim loại (As, Se), kim loại (Cd, Hg, Pb…), các hợp chất hữu cơ có số lượng nhiều trong nước thải sinh hoạt là loại dễ phân hủy sinh học Trong nước thải sinh hoạt các chất hữu cơ hiện diện ở dạng cacbon hữu cơ ( Lâm Minh Triết & ctv 2008)

Hòa tan (Dissolved Organic Cacbon – DOC) và cacbon hữu cơ ở dạng chất rắn lơ lửng (Particulate Organic Cacbon – POC) POC thường chiếm khoảng 60% cacbon hữu cơ và một số có kích thước đủ lớn để có thể loại bỏ bằng phương pháp lắng (Lâm Minh Triết & Lê Hoàng Việt, 2009)

Theo Trần Văn Nhân – Nguyễn Thị Nga (2002), nước thải sinh hoạt có hàm lượng chất dinh dưỡng khá cao, đôi khi vượt cả yêu cầu cho qúa trình xử lý sinh học Thông thường các quá trình xử lý sinh học cần các chất dinh dưỡng theo tỷ lệ sau: BOD5: N:P = 100 : 5 : 1 Một tính chất dặc trưng nữa của nước thải sinh hoạt là không phải tất cả các chất hữu cơ đều có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật và khoảng 20 – 40% BOD5 thoát ra khỏi các quá trình xử lý sinh học cùng với bùn Hiện nay, người ta có 2 cách để tính tải lượng chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt Cách thứ nhất được quy ra lượng chất thải tổng số, chất thải hữu cơ và chất thải vô cơ cho một người trong một ngày Cách thứ hai được tính chi tiết hơn thông qua tính thông số cơ bản trong đánh giá chất lượng nước Các cách tính đó được biểu thị ở hai bảng Bảng 2.3 và Bảng 2.4

Bảng 2.3 Tải trọng chất thải trung bình trong nước thải một ngày tính theo đầu

(Nguyễn Đức Lượng & Nguyễn Thùy Dương, 2003)

Bảng 2.4 Trọng lượng trung bình các chất nhiễm bẩn trong nước thải trong một

ngày tính theo đầu người

2.1.3 Nồng độ của nước thải sinh hoạt

Bảng 2.5 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt chưa được xử lý

2.2 Sơ lược cơ chế của quá trình lọc:

Bảng 2.6 các cơ chế loại bỏ chất rắn lơ lửng trong cột lọc

1 Lọc

a Cơ học

b Cơ hội tiếp xúc

Các hạt chất rắn có kích thước lớn hơn kích thước các lỗ rỗng của cột lọc sẽ bị giữ lại bên trên hoặc trong các lỗ rỗng của cột lọc

Các hạt chất rắn có kích thước nhỏ hơn các lỗ rỗng được giữ lại trong cột lọc khi tiếp xúc với các hạt chất rắn khác

trong cột lọc

dòng chảy đi ra ngoài cột lọc

xúc với bề mặt các hạt lọc và bị giữ lại

hạt lọc

6 Hấp phụ hóa học: tạo liên kết,

phản ứng hóa học

Hấp phụ lý học: lực lĩnh điện, lực

điện động, lực Van der Waals

Khi các hạt chất rắn tiếp xúc với bề mặt của hạt lọc, có thể một hay hai cơ chế trên sẽ giữ các hạt chất rắn đó lại

thành các hạt lớn hơn Các hạt này sau

đó được loại bỏ bằng cơ chế từ 1 đến 5

8 Sự tăng trưởng của vi sinh vật Sự gia tăng của các vi sinh vật trong cột

lọc sẽ làm giảm kích thước các lỗ và làm gia tăng khả năng loại bỏ các hạt theo cơ chế 1 đến 5

(Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014)

2.3 Các loại bể lọc

2.3.1 Khái niệm bể lọc nước thải bằng các hạt lọc

Bể lọc loại này sử dung để loại bỏ các chất rắn lơ lửng ( và cả BOD5) của nước thải sau khi qua xử lý sinh học hoặc hóa học Ngoài ra bể lọc cũng được dùng để loại bỏ các dạng phốt-pho kết tủa trong quá trình xử lý hóa học Một qui trình lọc hoàn chỉnh gồm hai pha: lọc nước thải và làm sạch các hạt lọc Loại hạt lọc thường được

sử dụng là cát, sỏi, than…

Hình 2.1 Bể lọc cát liên tục điển hình (Nguồn : Orenco Systems, Inc., 1998)

2.3.2 Các loại bể lọc

Bể lọc có thể phân loại theo thời gian hoạt động gồm hai kiểu vận hành chính là liên tục và bán liên tục Ngoài ra tùy theo chiều dày của lớp nền lọc (cạn, thông thường , sâu…) nguyên liệu lọc (hai hay nhiều loại kết hợp), hướng dòng chảy (trên xuống hay dưới lên) và phương pháp quản lý các chất rắn (ở bề mặt hay giữa nguyên liệu lọc), đối với loại bán liên tục còn tùy theo kiểu vận hành là trọng lực hay áp suất để phân chia thành từng loại nhỏ hơn ( Metcalf & Eddy, 1991)

Van xả nước

Hộp van Vải lọc

Bảng 2.7 Đặc điểm của các loại bể lọc thường được sử dụng

Chi tiết về lớp nền lọc Kiểu vận

Đồng nhất (phân tầng hoặc không phân tầng)

(Lê Hoàng Việt, Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014)

a) Loại bể lọc thường có hướng dòng chảy từ trên xuống

Theo Metcalf & Eddy (1991) loại bể lọc này thường sử dụng một, hai hay nhiều loại nguyên liệu, trong đó loại nguyên liệu lọc thường được sử dụng là cát hoặc than Loại bể lọc sử dụng hai loại nguyên liệu lọc bao gồm một lớp than trên một lớp cát Ngoài ra còn có các kết hợp khác than hoạt tính – cát, hạt nhựa – cát, hạt nhựa – than

Loại bể lọc sử dụng nhiều nguyên liệu lọc kết hợp: than – cát – garnet hoặc ilmenite, các kết hợp khác là than hoạt tính – than – cát, than hoạt tính – cát – garnet hoặc ilmenite

Nước thải đầu ra

Hình 2.2 Bể lọc hai lớp vật liệu có hướng dòng chảy từ trên xuống

Nguồn: Metcalf & Eddy, 1991

b) Loại bể lọc có chiều dày lớp nền lọc sâu, hướng dòng chảy từ trên xuống

Loại bể lọc này cũng có hướng dòng chảy từ trên xuống như các loại bể lọc thông thường khác Ngoại trừ độ sâu và kích thước của nguyên liệu lọc được sử dụng sẽ lớn hơn các giá trị tương ứng của một số bể lọc thường khác

Độ sâu và kích thước trung bình của nguyên liệu lọc ( cát hoặc than ) quyết định lượng chất rắn có thể được giữ lại ở lớp nguyên liệu lọc nhiều hay ít và thời gian vận hành của bể Nếu chiều dày của lớp nền nguyên liệu lọc không phụ thuộc hoàn toàn vào quá trình rửa ngược thì kích thước của loại nguyên liệu lọc của bể sẽ phụ thuộc vào khả năng rửa ngược Quá trình rửa ngược đạt hiệu quả cao người ta thường kêt hợp rửa ngược khí và nước theo Metcalf & Eddy (1991)

c) Loại bể lọc có lớp vật liệu lọc sâu, hướng dòng chảy từ dưới lên

Nước thải sẽ được đưa vào dưới đáy của cột lọc, nơi mà dòng chảy từ dưới lên qua một loạt các ống đứng và được phân bố đều với lớp cát qua đáy Sau đó nước sẽ theo hướng dòng chảy từ dưới lên qua lớp cát di chuyển xuống dưới Lọc sạch từ lớp cát, đập tràn tự do, và được thoát ra từ bể lọc

Khi có dòng chảy từ dưới lên các tạp chất sẽ được rửa sạch khi các hạt cát chuyển động hỗn loạn Khi đạt tới mức tới hạn, bùn bẩn tràn vào trung tâm sẽ bị loại bỏ bằng cách thiết lập đập tràn để cho dòng nước ổn định đã được lọc sạch chảy hướng lên, ngược với sự chuyển động của cát Nước theo hướng dòng chảy từ dưới lên sẽ

sẽ loại bỏ các hạt chất rắn Vì lớp các cao hơn vận tốc lắng của chất rắn, cát sẽ đc giữ ở trong cột lọc (Metcalf & Eddy, 1991)

d) Loại bể lọc có nền xung động

Theo Metcalf & Eddy (1991)bể lọc nền xung có hướng dòng chảy từ trên xuống, là

bể lọc trọng lực không phân tầng với nguyên liệu lọc lớp cát được rửa sạch Khác với các bể lọc thường khác các chất rắn lơ lửng chủ yếu được giữ lại trên bề mặt của lớp cát Loại nền xung động có một thiết bị phun khí nằm trên bề mặt của lớp nguyên liệu lọc để giữ cho chất rắn trong bể luôn ở dạng lơ lửng Khi các chất rắn bị

trộn lẫn và bám vào nguyên liệu loc nguyên liệu lọc chuyển động hỗn loạn sẽ tồn tại

ở dạng lơ lửng, nhưng phần lớn các hạt các vẫn bám sâu vào vật liệu lọc

Quá trình sục khí diễn ra không liên tục sẽ gây ra hiên tượng gấp nếp trên bề mặt cát, các hạt chất rắn sẽ được vùi vào lớp nền nguyên liệu lọc là lớp cát và được tái tạo lại trên bề mặt của chất rắn Hiện tượng sục khí sẽ được diễn ra khi hiện tượng hao hụt cột áp đạt đến mức tới hạn Bể lọc thông thường sẽ diễn ra quá trình rửa ngược để loại bỏ các hạt chất rắn lơ lửng bám vào cát hạt cát Một điều cần lưu ý quá trình lọc vẫn diễn ra như một bể lọc thông thường nên không xảy ra hiện tượng ngập cột lọc

e) Loại bể lọc có cầu thang di động

Là bộ lọc liên tục có dòng chảy từ trên xuống dưới, tự động rửa ngược, cột áp thấp, nguyên vật liệu lọc loại vừa với chiều sâu của cột lọc

2.3.3 Tính chất của nguyên liệu lọc

Theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn võ Châu Ngân (2014) khi đã chọn được kiểu bể lọc, bước kế tiếp là xác định đặc tính của nguyên liệu lọc ( bao gồm: kích thước hạt, kích thước hữu dụng, hệ số đồng nhất, trọng lượng riêng, độ hòa tan, độ cứng và chiều dày của lớp các nguyên liệu lọc)

Bảng 2.8 Thông số thiết kế của bể lọc sử dụng hai nguyên liệu lọc

Giá trị Đặc điểm

Khoảng biến động Tiêu biểu

Hai loại nguyên liệu lọc

0,152 – 0,305 0,4 – 0,8 1,2 – 1,6 81,5 – 407,46

0,61 1,3 1,6

0,305 0,65 1,5

204 (Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014)

2.4 Các sự cố thường gặp trong quá trình lọc nước thải

Bảng 2.9 Các sự cố thường gặp trong quá trình lọc và cách khắc phục

Độ đục cao

Nước thải sao lọc có độ đục cao hơn mức chấp nhận được, thậm chí khi bể lọc chưa bị giảm áp đến mức tới hạn Khắc phục bằng cách thêm hóa chất hay polymer vào bể lọc Số lượng thêm vào phải được xác định bằng các thực nghiêm

Tạo nên những “quả

cầu” bùn

Các “ quả cẩu” bùn được tạo nên bởi sự kết dính các bong cặn sinh học, các tạp chất với các hạt nguyên liệu lọc Nếu chúng ta không loại bỏ các “quả cầu” này, nó

sẽ lắng xuống nền nguyên liệu lọc làm giảm hiệu suất lọc và rửa ngược Khắc phục bằng cách kết hợp rửa ngược và làm sạch bề mặt bằng không khí hay nước

Tạo nên những hạt dầu

mở ở dạng nhũ tương

Sự cố này làm tăng tốc độ giảm áp, khắc phục bằng cách kết hợp rửa ngược và làm sạch bề mặt bằng không khí hay nước hoặc có thể làm sạch nguyên liệu bằng hơi nước hay các thiết bị rửa đặc biệt

Tạo nên các vết nứt

Nếu lớp nền nguyên liệu không được làm sạch một cách thỏa đáng, các hạt nguyên liệu lọa bị bao phủ bởi các chất rắn trong nước thải, khi đó lớp nền nguyên liệu lọc bị nén lại và tạo nên những vết nứt, đặc biệt là ở thành của bể lọc Khắc phục bằng rửa ngược và làm sạch bề mặt một cách thỏa đáng

Ít nguyên liệu lọc hơn

mức cần thiết

Nguyên liệu bị thất thoát do quá trình rửa ngược, hoặc qua các lỗ thoát nước ở đáy bể Khắc phục bằng cách lắp máng hứng nước rửa ngược và thiết kế các lỗ thoát nước chính xác Khi kết dính với các bông cặn sinh học, các hạt nguyên liệu lọc có thể có tỉ trọng cao hơn,

do đó nó có thể bị cuốn trôi trong quá trình rửa ngược Khắc phục sự cố bằng cách gắn thêm hệ thống rửa sạch bằng không khí hoặc nước

(Lê Hoàng Việt, Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014)

2.5 Một số nghiên cứu trên bể lọc

2.5.1 Xử lý nước thải sinh hoạt bể lọc cát ở thị trấn Bechar (sử dụng cát ở Beni Abbes Bechar Algeria)

Hình 2.3 Mô hình xử lý nước thải sinh hoạt bằng bể lọc cát ở thị trấn Bechar (sử

dụng cát ở Beni Abbes Bechar Algeria)

Nguồn: BENDIDA et al., (2013)

Hình 2.4 Nồng độ SS (mg/l)

Nguồn: BENDIDA et al., (2013)

2.5.2 Loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ và các chất dinh dưỡng từ nhà máy oliu bằng bể lọc cát

Hình 2.7 Mô hình thí nghiêm loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ và các chất dinh

dưỡng từ nhà máy oliu bằng bể lọc cát

Nguồn: Achak et al., (2009)

Hình 2.8 Số phần trăm chất rắn (TSS) được loại bỏ theo thời gian

Nguồn: Achak et al., (2009)

Lóp sỏi 10cm

Lớp cát 50cm

Cột lọc pvc Chiều cao 100cm Đường kính 40cm Lớp sỏi 10cm

Thời gian (tuần)

Hình 2.9 Số phần trăm nồng độ ( COD)

Nguồn: Achak et al., (2009)

Hình 2.10 Nồng độ TOD trước và sau lọc

Thời gian (tuần)

TOD đầu vào TOD đầu ra

Thời gian (tuần)

2.5.3 Xử lý nước thải nhà máy chế biến gà tây bằng bể lọc cát

Hình 2.11 Sơ đồ phản ứng sinh học hai lớp cát xử lý nước thải nhà máy chế biến gà

tây bằng bể lọc cát

Nguồn: Tuovinen et al., (2007)

Hình 2.12 Nồng độ TOC (%)

Nguồn: Tuovinen et al., (2007)

Lưu lượng cao: 264

66 L/m2/ngày

312 L/m2/ngày

264 L/m2/ngày