Chuong 2 - Cong nghe nuoc va nuoc thai

Lựa chọn nguồn nước 7Nguồn nước cấp Nhiệt độ Thay đổi theo mùa Tương đối ổn định Chất rắn lơ lửng Cao và thay đổi theo mùa Thấp và hầu như không có Chất khoáng hòa tan Thay đổi theo lư

Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM 1

Chương 2

Chương 2: Công nghệ nước và nước thải 2

Nội dung

2.1 Công nghệ xử lý nước thiên nhiên

2.2 Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt

2.1 Công nghệ xử lý nước thiên nhiên 3

Xử lý nước cấp

2.1.1 Nguồn nước phục vụ cho nhu cầu cấp nước

2.1.2 Lựa chọn nguồn nước

2.1.3 Công nghệ xử lý nước mặt

2.1.4 Công nghệ xử lý nước ngầm

2.1.5 Công nghệ xử lý nước đặc biệt

2.1.1 Nguồn nước phục vụ cho nhu cầu cấp nước 4

Nguồn nước cấp

 Nước mặt

2.1.1 Nguồn nước phục vụ cho nhu cầu cấp nước 5

Nước mặt

 Nước ao, hồ, đầm, sông, suối…

 Thành phần và chất lượng của nước mặt chịu nhiềuảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên, nguồn gốc xuất

xứ, các điều kiện môi trường xung quanh và cả tácđộng của con người khi khai thác và sử dụng nguồnnước

 Thông thường trong nước mặt có thể tìm thấy cáchóa chất hòa tan dưới dạng ion và phân tử, cónguồn gốc hữu cơ hoặc vô cơ; các hệ keo; các chấtrắn lơ lửng; và nhiều loại vi sinh vật như là vikhuẩn, tảo …

2.1.1 Nguồn nước phục vụ cho nhu cầu cấp nước 6

và thời tiết, các quá trình phong hóa và sinh hóa.

 Nước ngầm cũng bị nhiễm bẩn do hoạt động của con người.

2.1.2 Lựa chọn nguồn nước 7

Nguồn nước cấp

Nhiệt độ Thay đổi theo mùa Tương đối ổn định

Chất rắn lơ lửng Cao và thay đổi theo mùa Thấp và hầu như không có Chất khoáng hòa tan Thay đổi theo lưu vực sông Thường cao hơn nước mặt Hàm lượng Fe, Mn Thường rất thấp Thường xuyên có

Khí CO 2 hòa tan Thường thấp hoặc bằng 0 Thường có ở nồng độ cao Khí O2 hòa tan Thường gần bão hòa Thường không tồn tại

Khí NH3 Có khi nước bị nhiễm bẩn Có sẵn trong nguồn nước

SiO2 Thường có ở nồng độ thấp Thường có ở nồng độ cao VSV Có nhiều loại gây bệnh Chủ yếu là vi khuẩn sắt

2.1.2 Lựa chọn nguồn nước 8

Lựa chọn nguồn nước

 Chất lượng nước phải tốt và ổn định, không bị ônhiễm từ chất thải của con người

năm, cả hiện tại và trong tương lai

khác, có điều kiện bảo vệ vệ sinh

 Nguồn nước gần nơi tiêu thụ có sẵn thế năng nhằmgiảm giá thành sản xuất nước

 Thuận tiện cho việc thiết kế, thi công, lắp đặt, vậnhành, quản lý với chi phí thấp

2.1 Công nghệ xử lý nước thiên nhiên 9

Công nghệ xử lý nước mặt

Nước

thô

Bể trộn nhanh

Bể tạo bông

Bể lắng

Bể lọc cát

Bể tiếp xúc Clo

Cl 2 Phèn Polymer

Nước sạch

2.1 Công nghệ xử lý nước thiên nhiên 10

Công nghệ xử lý nước mặt

Nước mặt

Bể keo tụ

Bể tạo bông

Bể lắng

Bể lọc cát nhanh

Bể chứa nước

sạch

Khử trùng (Cl2) Polymer

Phèn nhôm

2.1 Công nghệ xử lý nước thiên nhiên 11

2.1 Công nghệ xử lý nước thiên nhiên 12

Công nghệ xử lý nước ngầm

Nước ngầm

Giếng bơm

Giàn mưa làm thoáng

Bể lắng

Bể lọc cát nhanh

Bể chứa nước

sạch

Khử trùng (Cl2) Ca(OH)2, Cl2

(nếu cần)

2.1 Công nghệ xử lý nước thiên nhiên 13

Công nghệ xử lý nước đặc biệt

 Nước lợ/mặn

2.1 Công nghệ xử lý nước thiên nhiên 14

Công nghệ xử lý nước cứng

Nước ngầm

Giếng bơm

Bể kết tủa CaCO3, Mg(OH)2

Bể lắng ngang hoặc đứng

Bể lọc cát nhanh hoặc áp lực

Bể chứa nước

sạch

Khử trùng (Cl2) Polymer

Vôi, soda

2.1 Công nghệ xử lý nước thiên nhiên 15

Bể chứa nước

sạch

Khử trùng (Cl2)

2.2 Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt 16

Xử lý nước thải

2.2.1 Nước thải sinh hoạt

2.2.2 Ô nhiễm nguồn nước và bảo vệ nguồn nước

2.2.3 Khả năng tự làm sạch nguồn nước

2.2.4 Phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt

2.2.5 Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt

2.2.6 Công nghệ xử lý nước thải công nghiệp

2.2.7 Hệ thống cấp thoát nước trong xí nghiệp

2.2.8 Ô nhiễm nước thải công nghiệp.

2.2.9 Phương pháp xử lý nước thải công nghiệp

2.2.10 Xử lý nước thải của một số ngành điển hình

2.2.1 Nước thải sinh hoạt 17

Nguồn gốc

 Tạo ra từ

 khu vệ sinh của nhà hành chánh, nhà sản xuất;

 các nhà ăn, nhà tắm của các phân xưởng hoặc các vị trí độc lập;

 rửa nền nhà

2.2.1 Nước thải sinh hoạt 18

Thành phần tính chất

 Chất rắn lơ lửng

 Vi sinh vật gây bệnh

 Chất dinh dưỡng N, P

 Chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học

 Chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học: chất hoạt động bề mặt, phenol, hoá chất bảo vệ thực vật

 Chất vô cơ hoà tan

 Kim loại nặng

 Hoá chất dược;

2.2.1 Thành phần tính chất 19

Nước thải sinh hoạt

 Thành phần chất bẩn trong nước thải sinh hoạt cógiá trị gần như tương tự nhau ở mọi nơi

Vi khuẩn, nấm, protozoa, tảo

2.2.2 Ô nhiễm nguồn nước và bảo vệ nguồn nước 20

Khái niệm

 Nguồn nước bị ô nhiễm khi các chỉ tiêu ô nhiễmvượt quá mức giới hạn cho phép trong các tiêuchuẩn và quy chuẩn

 Một số quy chuẩn Việt Nam;

 QCVN 14/2008: nước thải sinh hoạt

 QCVN 24/2009: nước thải công nghiệp

2.2.2 Ô nhiễm nguồn nước và bảo vệ nguồn nước 21

 Nguyên nhân gây ô nhiễm nước

 Nước thải sinh hoạt và sản xuất chứa nhiều chất hữu cơ với hàm lượng cao thông qua các chỉ tiêu như chất rắn lơ lửng, COD, BOD, tổng N, tổng P, dầu mỡ động thực vật, coliform Ngoài ra, nước thải sản xuất còn có thể chứa các chất bẩn đặc biệt như các loại acid, bazơ, dung môi, ion kim loại nặng, hoá chất độc hại …

 Khi thải ra nguồn tiếp nhận mà không qua xử lý, chúng làm suy giảm lượng oxy hòa tan trong nước đồng thời làm thay đổi thành phần và tính chất hóa lý, độ trong, màu sắc, mùi

vị, pH cũng như gây ảnh hưởng xấu đến toàn hệ sinh vật nước.

được cho các mục đích cấp nước sinh hoạt, giải trí dước nước, tưới tiêu thủy lợi, nuôi trồng thủy sản… Ô nhiễm nước thải hiện đang là một trong những vấn đề môi trường nghiêm trọng.

2.2.2 Ô nhiễm nguồn nước và bảo vệ nguồn nước 22

 Nguyên nhân gây ô nhiễm nước

 Giảm oxy hòa tan: do quá trình tiêu thụ oxy để oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ có trong nước thải.

 Vi khuẩn gây bệnh: một số loại vi khuẩn gây bệnh tồn tại trong nước thải khi ra sông hồ sẽ thích nghi dần và phát triển mạnh Theo con đường nước, nó sẽ gây bệnh dịch cho con người và động vật khác.

 Lắng cặn miệng xả: cặn lắng chứa phần lớn là chất hữu cơ, dễ bị phân hủy làm giảm oxy hòa tan hoặc sinh ra mùi váng bọt Cặn lắng làm giảm tiết diện miệng xả, thay đổi đáy sông, cản trở dòng chảy.

 Hiện tượng phú dưỡng: các nguyên tố dinh dưỡng có trong nước thải như nitơ, phốtpho… khi vào nguồn nước sẽ được phù du thực vật, nhất là các loại tảo lam, hấp thụ tạo thành sinh khối khi quang hợp Sự phát triển đột ngột của tảo lam sẽ làm cho nước

có mùi và độ màu tăng lên, chế độ oxy trong nước không ổn định Sau một thời gian, phù du thực vật bị chết, tạo nên nhiễm bẩn lần hai trong nước.

2.2.2 Ô nhiễm nguồn nước và bảo vệ nguồn nước 23

Sử dụng và bảo vệ nguồn nước

 Nước là một dạng tài nguyên nên cần được sử dụngmột cách tiết kiệm hiệu quả

 Đảm bảo sự hài hòa trong các nhu cầu dùng nướctheo hướng sinh thái bền vững

mục tiêu trước mắt và lâu dài

 Ngăn ngừa và giảm thiểu tác động của thiên nhiên

và con người đến chất lượng nước

2.2.2 Ô nhiễm nguồn nước và bảo vệ nguồn nước 24

Quản lý và Giám sát nguồn nước

 Thiết lập hệ thống quản lý nhà nước về sử dụng,bảo vệ các nguồn nước

 Quan trắc nguồn nước bằng các phương pháp thámkhông vũ trụ hiện đại

 Lấy mẫu, phân tích, và đánh giá các nguồn nướcmột cách thường xuyên

 Dự báo xu hướng biến đổi nguồn nước, đề xuất cácbiện pháp ngăn ngừa

2.2.3 Khả năng tự làm sạch nguồn nước 25

 Khả năng tự làm sạch nguồn nước

chứa nước có sẵn trong tự nhiên như sông suối, ao hồ, kênh rạch để pha loãng chúng và tận dụng khả năng tự làm sạch của các nguồn tiếp nhận là phương pháp dùng phổ biến hiện nay.

hàm số của thể tích chứa nước, chế độ dòng chảy, hiệu quả xáo trộn, thời gian lưu nước, nhiệt độ nguồn nước, chất lượng nước thải, và vai trò của nguồn tiếp nhận trong hệ sinh thái nước.

 Khi tổng hàm lượng chất bẩn xả vào nguồn tiếp nhận lớn, vượt quá khả năng tự làm sạch của nó thì nguồn nước tiếp nhận sẽ bị hủy hoại dần dần Vì thế cần phải làm sạch nước thải bằng các phương pháp xử lý thích hợp trước khi thải ra ngoài.

2.2.3 Khả năng tự làm sạch nguồn nước 26

Khả năng tự làm sạch nguồn nước

2.2.3 Khả năng tự làm sạch nguồn nước 27

Khả năng tự làm sạch nguồn nước

2.2.4 Phương pháp xử lý nước thải 28

 Phương pháp xử lý nước thải

 Nước thải sinh hoạt và sản xuất chứa nhiều chất ô nhiễm rất đa dạng và phong phú về nồng độ, thành phần và tính chất như hữu

cơ hoặc vô cơ, không độc hoặc rất độc; có thể tồn tại ở dạng lơ lửng, dạng nhũ tương, dạng hạt keo, dạng hoà tan…

 Tuỳ theo nồng độ thành phần tính chất nước thải đầu vào và tiêu chuẩn chất lượng nước thải sau khi xử lý mà các phương pháp

xử lý nước thải sau đây có thể được áp dụng một cách riêng lẽ hoặc đồng thời trong một qui trình công nghệ xử lý: Các phương pháp xử lý:

Xử lý cơ học 31

Chức năng

 Loại ra khỏi nước thải tất cả các tạp chất rắn cókích thước tương đối lớn có thể gây tắc nghẽnđường ống, làm hư hại máy bơm cũng như có thểlàm giảm hiệu quả xử lý của các bước tiếp theo

 Cụ thể là:

 Loại bỏ những vật nổi lơ lửng có kích thước lớn như

gỗ, nhựa, bông, giẻ, rác…

 Loại bỏ những cặn nặng như sỏi, cát, kim loại, thủy tinh…

 Loại bỏ phần lớn dầu mỡ, chất nổi…

Xử lý cơ học 33

Chắn rác

 Lọc qua song chắn rác hay lưới chắn rác là bước xử

lý sơ bộ

 Mục đích của quá trình này là loại tất cả các tạp vật

có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệthống xử lý nước thải như làm tắc bơm, kẹt ống haytràn mương…

 Đây là khâu quan trọng nhằm đảm bảo an toàn vàtạo điều kiện thuận lợi cho hệ thống

Xử lý cơ học 34

Song chắn rác

 Nước thải đưa đến hệ thống trước hết phải qua songchắn rác

 Tại đây, các tạp vật thô như giẻ, rác, bao nhựa, vỏ

đồ hộp, các mẫu đá gỗ và các vật khác phải đượcgiữ lại

 Song chắn rác có thể đặt cố định hoặc di động ởcửa vào của mương dẫn và thường nghiêng mộtgóc là 60 – 75o so với phương ngang

Xử lý cơ học 35

Song chắn rác

 Lưới lọc được đặt trên các khung đỡ.

 Có 2 loại khung: khung hình trụ hoặc khung đĩatròn Khung hình trụ giống như tang trống quayxung quanh trục nằm ngang

 Nước thải được lọc qua mặt ngoài hoặc trong lưới

Xử lý cơ học 37

Bể tách dầu mỡ

 Tốc độ lắng được xem là không thay đổi theo thời gian lắng (bể lắng cát, bể vớt dầu…).

 Lắng nén ép:

 Thường thấy ở vùng đáy của bể lắng khi nồng độ các hạt lơ lửng là lớn nhất.

 Các hạt nén ép nhau và cùng lắng.

Xử lý cơ học 42

Bể lắng cát

Xử lý cơ học 43

Bể lắng đứng

Xử lý cơ học 44

Bể lắng ly tâm

Xử lý cơ học 45

Bể lắng ngang

Xử lý cơ học 46

Bể điều hòa

 Nước thải vào bể tiếp nhận và được bơm đi xử lý

có thể là ít hoặc nhiều tuỳ thuộc theo chế độ thảinước trong khi đó các bồn bể xử lý của hệ thống xử

lý cần hoạt động với một công suất đều đặn 24/24

về lưu lượng và nồng độ

trong hệ thống để dự trữ lượng nước dư và bổ sunglượng nước thiếu Tại bể điều hoà có lắp đặt bơmnước thải với lưu lượng là lưu lượng trung bình giờ

“Qtb giờ” cho toàn hệ thống

Xử lý cơ học 47

Bể điều hòa

 Khi xác định dung tích các bể điều hoà phải dựatrên phương pháp lập bảng thống kê hoặc biểu đồtích lũy

nước lưu thông trong thời gian không lớn hơn 24giờ và không nhỏ hơn 1 giờ

Giờ trong

ngày

Chế độ bơm của bể thu gom

Chế độ bơm của bể điều hòa

Lưu lượng nước vào bể điều hòa

Lưu lượng nước ra bể điều hòa

Lưu lượng nước còn lại trong bể

0 - 1

…

23 - 24

Xử lý cơ học 48

Lọc

 Lọc là một quá trình làm sạch nước thông qua lớpvật liệu lọc nhằm tách các hạt cặn lơ lửng, các thểkeo tụ và ngay cả vi sinh vật ra khỏi nước

 Kết quả là sau quá trình lọc, nước sẽ có chất lượngtốt hơn cả về mặt vật lý, hóa học và sinh học

Xử lý cơ học 49

 Vật liệu lọc có thể dạng hạt như đá, cát, than, xỉ… hoặc

ở dạng tấm như giấy lọc, vải lọc, vách lọc, màng lọc…

 Trong đó cát được sử dụng rộng rãi do giá thành rẻ, lại

có sẵn và hiệu suất lọc khá cao.

 Màng lọc cũng đang được sử dụng ngày càng nhiều.

 Có thể dùng nhiều loại vật liệu lọc tạo thành nhiều lớp

để nâng cao hiệu quả.

 Ngoài ra còn có tác dụng dính bám tiếp xúc giữa các hạt keo và vật huyền phù trong nước với các hạt cát trong lớp lọc.

Xử lý cơ học 51

Cơ chế lọc

 Dùng hệ số đồng đều để biểu thị tình trạng phân bổ trong đống vật liệu lọc.

 Hai thông số này được xác định khi tiến hành sàng rây

và luôn được sử dụng chung với nhau để thể hiện cỡ hạt vật liệu lọc nước.

Xử lý hóa lý 54

Chức năng

 Loại ra khỏi nước thải tất cả tạp chất rắn, các hạtkeo, chất dầu mỡ có kích thước tương đối nhỏ khiđược bố trí ở phía sau giai đoạn xử lý cơ học

 Loại bỏ các bông cặn, chất hữu cơ, các ion trongnước thải khi được bố trí ở phía sau giai đoạn xử lýsinh học

Xử lý hóa lý 56

Keo tụ

 Keo tụ là phương pháp xử lý nước có sử dụng hóachất: phèn nhôm, phèn sắt, phèn hỗn hợp, phènPAC, polymer

 Trong đó các hạt keo nhỏ lơ lửng trong nước nhờtác dụng của chất keo tụ mà liên kết với nhau tạothành bông cặn có kích thước lớn hơn và người ta

có thể tách chúng ra khỏi nước dễ dàng bằng cácbiện pháp lắng lọc hoặc tuyển nổi

 Các thuật ngữ như keo tụ (coagulation) và tạo bông(flocculation) thường được sử dụng qua lại vớinhau

Xử lý hóa lý 57

Keo tụ tạo bông

 Nguyên lý

Wastewater

Xử lý hóa lý 58

Thí nghiệm Jartest

 Giá trị pH và liều lượng chất keo tụ là hai thông sốquan trọng nhất quyết định hiệu quả của quá trìnhkeo tụ

 Tuy nhiên, keo tụ là một quá trình phức tạp và baogồm nhiều cơ chế kết hợp với nhau nên hai thông

số này không thể được xác định bằng phương pháptính toán

 Hai thông số này cũng như các thông số vận hànhkhác như tốc độ khuấy, gradient vận tốc, thời giankhuấy… chỉ có thể được xác định bằng phươngpháp thực nghiệm thông qua thí nghiệm Jartest

Xử lý hóa lý 59

Thí nghiệm Jartest

Xử lý hóa lý 60

Tuyển nổi

 Tuyển nổi là phương pháp tách hạt dưới tác dụngcủa trọng lực bởi các bọt khí trong bể xử lý nướcthải nhằm đưa các tạp chất không tan nổi lên trên

bề mặt và được vớt bỏ

 Đôi khi chất keo tụ và trợ keo tụ cũng được sửdụng thêm vào để tăng cường hiệu quả của quátrình tuyển nổi

Xử lý hóa lý 61

Tuyển nổi

Xử lý hóa lý 62

Tuyển nổi

 Nước thải sau khi xử lý sơ bộ được đưa vào bể tuyển nổi và được trộn với một phần nước ở trạng thái quá bảo hoà do được nén khí ớ áp suất cao.

của phần nước quá bảo hoà này ngay trước khi nó vào

bể tuyển nổi.

 Sự giảm áp đột ngột sẽ làm phát sinh vô số những vi bọt có kích thước từ 10 – 50 µm Những vi bọt này sẽ kết dính và lôi cuốn các tạp chất không tan nổi lên trên

bề mặt tạo thành một lớp màng dày.

cấu gạt cơ khí.

Xử lý hóa lý 63

Tuyển nổi

Xử lý hóa lý 64

 Trong nước thải sản xuất đôi khi có chứa các chất hữu cơ hoà tan khó phân huỷ sinh học và thường có độc tính cao như các loại hoá chất trong ngành in, nhuộm; hoá chất bảo vệ thực vật; các chất hoạt động

bề mặt; các loại dung môi như phenol …

 Các phương pháp thông thường không thể loại bỏ một cách hiệu quả các tạp chất này Đặc biệt sau khi xử lý sinh học, chúng có thể vẫn còn tồn tại trong nước thải với một nồng độ nhất định → gây khó cho việc

xả thải hoặc tái sử dụng nước.

 Hấp phụ là phương pháp xử lý có sử dụng vật liệu xảy ra giũa 2 pha (lỏng – rắn) Quá trình hấp phụ có thể bắt giữ các tạp chất này lên trên

bề mặt của vật liệu hấp phụ do có cấu trúc lỗ xốp (mao quản) rất nhỏ (10 - 500 A o ) và diện tích bề mặt riêng rất lớn (500 – 1500 m 2 /g).

 Cân bằng hấp phụ đạt được khi tốc độ hấp phụ bằng với tốc độ giải hấp phụ Đường đẳng nhiệt hấp phụ thể hiện khối lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị khối lượng chất hấp phụ ở nồng độ cân bằng.

Xử lý hóa lý 65

Hấp phụ

2.2.4 Phương pháp xử lý 66

Xử lý hóa học

 Thường được bố trí ở phía sau giai đoạn xử lý cơhọc hoặc phía sau giai đoạn xử lý sinh học