tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

Đề tài thực tập cuối khóa "tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Công ty Giày An giang", được tính toán chi tiết bao gồm bản vẽ Cad là tài liệu tham khảo hoàn hảo cho các bạn kĩ sư thực tập cuối khóa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG

THỰC TẬP CUỐI KHÓA NGÀNH CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT

MÔI TRƯỜNG

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ

LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CHO CÔNG

TY CỔ PHẦN ĐẦU TƯ GIÀY AN GIANG

Đơn vị thực tập: Trung tâm Ứng dụng Tiến bộ Khoa học

và Công Nghệ An Giang

Thạc sĩ Kiều Đỗ Minh Luân Trần Minh Nhật

Huỳnh Thị Thiện

Lê Tân Tiến Nguyễn Thị Tố Uyên Trương Thị Phương Thảo

An Giang, 04/2017

Ban giám hiệu Trường Đại học An Giang đã giới thiệu cho chúng em đến Trungtâm Ứng dụng Tiến bộ Khoa học và Công Nghệ An Giang.

Quý thầy cô trong Bộ môn Môi trường và Phát triển bền vững đã tận tình chỉ bảo

và truyền đạt kiến thức cho chúng em trong suốt quá trình học tập tại trường

Thạc sĩ Kiều Đỗ Minh Luân đã hết lòng giúp đỡ, đóng góp ý kiến quý báo đểchúng em hoàn thành bài thực tập

Thạc sĩ Hồ Thị Thanh Tâm đã hết lòng giúp đỡ, đóng góp ý kiến quý báo đểchúng em hoàn thành bài thực tập

Thạc sĩ Nguyễn Trần Thiện Khánh đã hết lòng giúp đỡ, đóng góp ý kiến quýbáo để chúng em hoàn thành bài thực tập

Các anh chị trong Trung tâm Ứng dụng Tiến bộ Khoa học và Công Nghệ AnGiang đã tận tình hướng dẫn, chia sẻ kinh nghiệm cho chúng em về những kiến thứcthực tế Đặc biệt là anh Trần Phú Vinh đã quan tâm, giúp đỡ, đưa ra ý kiến để chúng

em hoàn thành tốt công việc thực tập

Với kiến thức và thời gian nghiên cứu còn hạn chế nên nội dung đề tài không thểtránh những thiếu sót Rất mong được sự chỉ dạy của quý thầy cô để đề tài của chúng

em được hoàn thiện hơn

Chúng em xin chúc quý thầy cô, anh chị dồi dào sức khỏe và thành công trongcông việc

Chúng em xin chân thành cám ơn!

5 Trương Thị Phương Thảo DMT134937

Cơ quan thực tập: Trung tâm Ứng dụng Tiến bộ Khoa học và Công Nghệ An Giang

Họ tên GVHD: Thạc sĩ Kiều Đỗ Minh Luân

Thời gian thực tập: Từ ngày 15/2/2017 – 9/4/2017

Tuần Nội dung công việc được giao

Tự nhận xét

về mức độ hoàn thành

Nhận xét của GVHD Chữ kí của GVHD

tư Giày An Giang

ty Cổ phần Đầu tư Giày

tư Giày An Giang

đã chọn

Tốt

6 Viết báo cáo thực tập Tốt

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

An Giang, ngày … tháng … năm … 2017

Giảng viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

An Giang, ngày … tháng … năm … 2017 Giảng viên phản biện

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

An Giang, ngày … tháng … năm … 2017

Giảng viên phản biện

MỤC LỤC

Trang LỜI CẢM ƠN I LỊCH LÀM VIỆC II NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN IV NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN V NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN VI DANH SÁCH HÌNH IX DANH SÁCH BẢNG X DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT XI

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1 Giới thiệu chung về nước thải sinh hoạt 2

2.1.1 Thành phần của nước thải sinh hoạt 2

2.1.2 Tính chất của nước thải sinh hoạt 3

2.1.3 Tác hại đến môi trường 4

2.2 Phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt 4

2.3 Giới thiệu một số công trình xử lý nước thải 17

2.3.1 Bể thu gôm 17

2.3.2 Bể điều hòa 17

2.3.3 Bể lọc sinh học 17

2.3.4 Bể Aerotank 18

2.3.5 Bể lắng đợt 2 18

2.3.6 Bể lọc áp lực 18

2.3.7 Bể khử trùng 18

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

3.1 Đối tượng nghiên cứu 20

3.2 Địa điểm nghiên cứu 20

3.3 Thời gian nghiên cứu 20

3.4 Phương pháp nghiên cứu 20

3.5 Phương tiện và vật liệu nghiên cứu 20

3.6 Mục tiêu nghiên cứu 20

3.7 Nội dung nghiên cứu 20

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 21

4.1 Đặc tính nước thải sinh hoạt tại Công ty Cổ phần Đầu tư giày An Giang .21 4.2 Lựa chọn công nghệ xử lý cho nước thải sinh hoạt Công ty Cổ phần Đầu tư Giày An Giang 21

4.2.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ 21

4.2.2 Đề xuất phương án 22

4.2.3 Lựa chọn công nghệ 25

4.3 Tính toán các công trình đơn vị trong hệ thống 26

4.3.1 Mức độ cần thiết xử lý 26

4.3.2 Lưu lượng nước thải 26

4.3.3 Bể thu gom 26

4.3.4 Bể điều hòa 28

4.3.5 Bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập nước 29

4.3.6 Bể lắng 35

4.3.7 Bể chứa bùn 36

4.3.8 Bể trung gian 37

4.3.9 Bể lọc áp lực 39

4.3.10 Bể khử trùng 41

4.3.11 Dự đoán kinh phí 43

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46

PHỤ LỤC 1 47

PHỤ LỤC 2 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank truyền thống 11

Hình 2.2 Sơ đồ làm việc của Aerotank nạp theo bậc 11

Hình 2.3 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank có ngăn tiếp xúc 12

Hình 2.4 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank làm thoáng kéo dài 12

Hình 2.5 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh 13

Hình 2.6 Sơ đồ xử lý nước thải theo quá trình sinh trưởng dính bám hiếu khí 14

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bể USBF 16

Hình 4.1 Khu nhà vệ sinh Công ty CP Đầu tư giày An Giang 20

Hình 4.2 Sơ đồ công nghệ phương án 1 22

Hình 4.3 Sơ đồ công nghệ phương án 2 23

Hình 4.4 Nguyên lý hoạt động bể lọc sinh học 28

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1 Tải lượng chất bẩn tính cho một người trong ngày đêm

Bảng 2.2 Đặc tính của bùn tự hoại trong nước thải sinh hoạt

Bảng 2.3 Một số phương pháp xử lý nước thải theo quy trình xử lý cơ học, hóa học, sinh học

Bảng 4.1 Thống số đầu vào nước thải sinh hoạt tại công ty 20

Bảng 4.2 Thông số nước thải đầu ra 21

Bảng 4.3 Các thông số xây dựng bể thu gôm 27

Bảng 4.4 Thông số xây dựng bể điều hòa 28

Bảng 4.5 Thông số xây dựng bể sinh học 33

Bảng 4.6 Thông số xây dựng bể lắng II 35

Bảng 4.7 Thông số xây dựng bể chứa bùn 36

Bảng 4.8 Thông số xây dựng bể trung gian 37

Bảng 4.9 Thông số bể lọc áp lực 40

Bảng 4.10 Thông số xây dựng bể lọc áp lực 41

Bảng 4.11 Chi phí xây dựng 42

Bảng 4.12 Chi phí thiết bị 42

Bảng 4.13 Điện năng sủ dụng 44

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

BOD: Nhu cầu oxi hóa sinh học

COD: Nhu cầu oxi hóa hóa học

SCR: Song chắn rác

SS: Cặn lơ lửng

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

Trong những năm gần đây, ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm nước nóiriêng đang trở thành mối lo chung của nhân loại Vấn đề ô nhiễm môi trường và bảo vệ

sự trong sạch cho các thủy vực hiện nay đang là những vấn đề cấp bách trong quá trìnhphát triển xã hội khi nền kinh tế và khoa học kỹ thuật đang tiến lên những bước dài

Để phát triển bền vững chúng ta cần có những biện pháp kỹ thuật hạn chế, loại bỏ cácchất ô nhiễm do hoạt động sống và sản xuất thải ra môi tường Một trong những biệnpháp tích cực trong công tác bảo vệ môi trường và chống ô nhiễm nguồn nước là tổchức thoát nước và xử lý nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận

Bên cạnh sự phát triển của nền kinh tế công nghiệp, các công ty, xí nghiệp ngàycàng được mở rộng và hình thành đã phát sinh những vấn đề về môi trường cần giảiquyết do quá trình sản xuất cũng như hoạt động sinh hoạt trong công ty, xí nghiệp thải

ra một lượng nước thải sinh hoạt tương đối lớn Vì vậy, việc xây dựng một hệ thống xử

lý nước thải sinh hoạt nhằm bảo vệ môi trường và đảm bảo chỉ tiêu chất lượng xả là rấtcần thiết

Công Ty Cổ phần Đầu Tư Giày An Giang là Công ty sản xuất giày dép có uy tíntại An Giang với số lượng công nhân viên tương đối nhiều Tuy nhiên từ khi thành lậptới nay, Công ty chưa có trạm xử lý nước thải sinh hoạt Nước thải từ sinh hoạt hàngngày của công nhân viên và khu căn tin sau khi chảy qua hầm tự hoại thì được xảthẳng ra ngoài Vì vậy, việc xây dựng một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt là rất cầnthiết Do đó, đề tài “Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho Công

ty Cổ phần Đầu Tư Giày An Giang với công xuất 90 m3 ngày/đêm” được thực hiện sẽgóp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng, làm sạch môi trường nước tại nguồn thải củaCông ty

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu chung về nước thải sinh hoạt

2.1.1 Thành phần của nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt bao gồm nước thải từ khu dân cư, cao ốc văn phòng, resorts,trường học, chợ, …Lượng nước thải này chủ yếu phát sinh từ các nguồn thải như: tắmgiặt, nấu nướng, rửa nhà, nước thải nhà vệ sinh

Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là chứa thành phần chất hữu cơ (BOD), cặn lơlửng, amoni, tổng nitơ, photpho, mùi và nhiều vi sinh vật gây bệnh

 Thành phần vật lý

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

− Các chất không hòa tan ở dạng lơ lửng, kích thước lớn hơn 10-4mm, có thể ở dạnghuyền phù, nhũ tương hoặc dạng sợi, giấy, vải

− Các tạp chất bẩn dạng keo với kích thước hạt trong khoảng 10-4-10-6mm

− Các chất bẩn dạng hào tan có kích thước nhỏ hơn 10-6mm, có thể ở dạng phân tử hoặcphân li thành ion

 Thành phần hóa học

Các chất hữu cơ trong nước thải chiếm khoảng 50 - 60% tổng các chất Các chấthữu cơ này bao gồm chất hữu cơ thực vật: cặn bã thực vật, rau, hoa quả, giấy và cácchất hữu cơ động vật: chất thải bài tiết của người Các chất hữu cơ trong nước thảitheo đặc tính hóa học gồm chủ yếu là protein (chiếm 40 – 60%), hydratcacbon (25 –50%), các chất béo, dầu mỡ (10%) Urê cũng là chất hữu cơ quan trọng trong nướcthải Nồng độ các chất hữu cơ thường được xác định thông qua chỉ tiêu BOD, COD.Bên cạnh các chất trên nước thải còn chứa các liên kết hữu cơ tổng hợp: các chất hoạtđộng bề mặt mà điển hình là chất tẩy tổng hợp (Alkyl bezen sunfonat- ABS) rất khó xử

lí bằng phương pháp sinh học và gây nên hiện tượng sủi bọt trong các trạm xử lý nướcthải và trên mặt nước nguồn – nơi tiếp nhận nước thải.Các chất vô cơ trong nước thảichiếm 40 - 42% gồm chủ yếu: cát, đất sét, các axit, bazơ vô cơ, … Nước thải chứa cáchợp chất hóa học dạng vô cơ như sắt, magie, canxi, silic, nhiều chất hữu cơ sinh hoạtnhư phân, nước tiểu và các chất thải khác như: cát, sét, dầu mỡ Nước thải vừa xả rathường có tính kiềm, nhưng dần dần trở nên có tính axit vì thối rữa (Trần Văn Nhân,1999)

 Thành phần vi sinh

− Trong nước thải còn có mặt nhiều dạng vi sinh vật: vi khuẩn, vi rút, nấm, rong tảo,trứng giun sán Trong số các dạng vi sinh vật đó, có thể có cả các vi trùng gây bệnh, vídụ: lỵ, thương hàn, có khả năng gây thành dịch bệnh Về thành phần hóa học thì cácloại vi sinh vật thuộc nhóm các chất hữu cơ

− Khi xét đến các quá trình xử lí nước thải, bên cạnh các thành phần vô cơ, hữu cơ, visinh vật như đã nói trên thì quá trình xử lí còn phụ thuộc rất nhiều trạng thái hóa lí củacác chất đó và trạng thái này được xác định bằng độ phân tán của các hạt

2.1.2 Tính chất của nước thải sinh hoạt

− Tính chất nước thải giữ vai trò quan trọng trong thiết kế, vận hành hệ thống xử lý vàquản lý chất lượng môi trường, sự dao động về lưu lượng và tính chất nước thải quyếtđịnh tải trọng thiết kế cho các công trình đơn vị

− Thành phần và tính chất nhiễm bẩn của nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào tập quánsinh hoạt, mức sống của người trong Công ty, mức độ hoàn thiện của thiết bị, trạngthái làm việc của thiết bị thu gom nước thải Lưu lượng nước thải thay đổi tuỳ theođiều kiện tiện nghi cuộc sống, tập quán dùng nước của từng dân tộc, điều kiện tự nhiên

và lượng nước cấp

− Còn nồng độ bẩn của nước thải sinh hoạt được xác định theo tải lượng chất bẩn tínhcho một người trong ngày đêm Đặc tính của bùn tự hoại trong nước thải sinh hoạt ở

bể tự hoại có thể tham khảo ở bảng 2.2

Bảng 2.1 Tải lượng chất bẩn tính cho một người trong ngày đêmt6

-(Nguồn: Tiêu chuẩn Xây Dựng TCXD - 51- 84)

Bảng 2.2 Đặc tính của bùn tự hoại trong nước thải sinh hoạt

Chỉ tiêu

Tải trọng chất bẩn (g/người.ngàyđêm)Các Quốc gia đang

phát triển gần gũi vớiViệt Nam

Theo Tiêu chuẩn TCXD – 51-84 của Việt

NamChất rắn tổng cộng

(Nguồn: Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, 2008)

2.1.3 Tác hại đến môi trường

Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trongnước thải gây ra

− COD, BOD: sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và gây thiếuhụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường nước.Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành Trong quá trình phân huỷyếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4, làm cho nước có mùi hôi thối vàlàm giảm pH của môi trường

− SS: lắng đọng ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí

− Nhiệt độ: nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến đời sống củathuỷ sinh vật nước

− Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy, ngộ độcthức ăn, vàng da…

− Ammonia, phospho: đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu nồng độ trongnước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hoá (sự phát triển bùng phát của các loạitảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở và diệt vongcác sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá trình hô hấp củatảo thải ra)

− Màu: mất mỹ quan

− Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt

2.2 Phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt

Phân loại các phương pháp xử lý nước thải theo đặc tính của quy trình xử lý baogồm :

Cơ học Lắng cặn

Tách rácLọc qua lưới lọcLàm thoángLọc qua lớp vật liệu lọc, lọc qua màngTuyển nổi và vớt bọt

Khử khíKhuấy trộn pha loãngHóa học Oxi hóa – khử: Clo hóa, Ozon hóa, làm thoáng, điện

giải, UVTrung hòa bằng dung dịch axit hoặc kiềmKeo tụ tạo bông

Hấp thụ và hấp phụTrao đổi ion

Sinh học  Xử lý hiếu khí

-Bùn hoạt tính

+Bể Aerotank thôngthường

- Sinh trưởng dính bám

+Lọc sinh học

+Aerotank tiếp xúc

+Lọc sinh học kết hợplàm thoáng

Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thải được60% các tạp chất không hòa tan và 20% BOD (Trịnh Xuân Lai, 2000)

Hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 30 ÷ 35%theo BOD bằng các biện pháp làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ sinh học (Trịnh XuânLai, 2000)

Các loại bể lọc giúp loại bỏ cặn lơ lửng làm cho nước trong trước khi xả ranguồn tiếp nhận Nếu điều kiện vệ sinh cho phép, thì sau khi qua bể lọc nước thải đượckhử trùng và xả vào nguồn

 Song chắn rác, lưới lọc: thường được đặt trước trạm bơm trên đường tập trung nước

thải chảy vào hầm bơm, nhằm bảo vệ bơm không bị rác làm nghẹt SCR và lưới chắnrác thường đặt vuông góc hoặc đặt nghiêng 45÷900 so với dòng chảy Vận tốc nướcqua SCR giới hạn từ 0,6 ÷1m/s Vận tốc cực đại dao động trong khoảng 0,75 ÷1m/s

nhằm tránh đẩy rác qua khe của song Vận tốc cực tiểu là 0,4m/s nhằm tránh phân hủycác chất thải SCR và lưới chắn rác dùng để chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớnhoặc ở dạng sợi như giấy, rau cỏ, rác và các loại khác được gọi chung là rác Rác đượclấy bằng thủ công, hay bằng các thiết bị tự động hoặc bán tự động Rác sau khi thugom thường được vận chuyển đến bãi chôn lấp (Lâm Minh Triết, 2001)

 Bể tách dầu mỡ: được sử dụng để vớt bọt giúp loại bỏ dầu, mỡ và các chất hoạt động

bề mặt gây cản trở cho quá trình oxy hóa và khử màu…

 Bể lắng cát: tách ra khỏi nước thải các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn như xỉ

than, đất, cát, … chủ yếu là cát Trong trạm xử lý nước thải, nếu cát không được táchkhỏi nước thải, có thể ảnh hưởng lớn đến các công trình phía sau như cát lắng lại trongcác bể gây khó khăn cho công tác lấy cặn (lắng cặn trong ống, mương, …), làm màimòn thiết bị, rút ngắn thời gian làm việc của bể methane do phải tháo rửa cặn ra khỏi

bể Với các trạm xử lý khi lưu lượng nước thải > 100m3/ngày đêm cần thiết phải có bểlắng cát Theo hướng dòng chảy của nước thải ở trong bể lắng cát, người ta phân loại:

bể lắng cát ngang (đơn giản, dễ thi công), bể lắng cát đứng (diện tích nhỏ, quá trìnhvận hành phức tạp), bể lắng cát sục khí Trong thực tế xây dựng thì bể lắng ngangđược sử dụng rộng rãi nhất (Nguyễn Văn Lụa, 2000)

 Bể lắng đợt 1: có chức năng:

− Loại bỏ các chất rắn lắng được mà các chất này có thể gây nên hiện tượng bùn lắngtrong nguồn tiếp nhận

− Tách dầu, mỡ hoặc các chất nổi khác

− Giảm tải trọng hữu cơ cho công trình xử lý sinh học phía sau Bể lắng đợt 1 khi vậnhành tốt có thể loại bỏ 50 ÷70% SS, và 25 ÷ 40% BOD5 (Trịnh Xuân Lai, 2000)

− Hai thông số thiết kế quan trọng cho bể lắng là tải trọng bề mặt (32÷45m3/m2.ngày) vàthời gian lưu nước (1.5 ÷ 2.5h) (Trịnh Xuân Lai, 2000)

− Bể lắng thường có dạng hình chữ nhật (lắng ngang) hoặc hình tròn (lắng ly tâm)

− Hệ thống thu gom bùn lắng và gạn chất nổi là bộ phận quan trọng của bể lắng

− Bể lắng đợt 1 được đặt trước bể xử lý sinh học Trước khi vào bể Aerotank hoặc bể lọcsinh học, hàm lượng chất lơ lửng trong nước không được quá 150mg/l Thời gian lắngkhông dưới 1,5 giờ

 Bể lắng đợt 2: có nhiệm vụ lắng các bông cặn có khả năng liên kết và có nồng độ lớn

trên 1.000mg/l Tốc độ lắng của bể phụ thuộc vào nồng độ cặn Thời gian lắng và tảitrọng bùn trên một đơn vị diện tích bề mặt là những thông số quyết định Đó là nhữngthông số và đặc tính của bùn hoạt tính ở bể Aerotank dùng để thiết kế bể lắng đợt 2.(Trịnh Xuân Lai, 2000)

 Bể lọc: Bể lọc có tác dụng tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách

cho nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, công trình này sử dụng chủ yếu cho một số loạinước thải công nghiệp

2.2.2 Xử lý hóa học

Thực chất của phương pháp xử lý hóa học là đưa vào nước thải chất phản ứngnào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hóa học, tạo thành chất khácdưới dạng cặn hoặc chất hòa tan nhưng không độc hại hay gây ô nhiễm môi trường

Xử lý hóa học nhằm nâng cao chất lượng của nước thải để đáp ứng hiệu quả xử lý củacác công đoạn sau đó

Ví dụ:

− Dùng axit hay vôi để điều chỉnh pH

− Dùng than hoạt tính, Clo, Ozon để khử các chất hữu cơ khó oxy hóa, khử màu, mùi,khử trùng

− Dùng bể lọc trao đổi ion để khử kim loại nặng

Phương pháp xử lý hóa học thường được áp dụng để xử lý nước thải côngnghiệp Đối với nước thải sinh hoạt, xử lý hóa học thường chỉ dùng hóa chất để khửtrùng

Khử trùng nước thải là nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn gâybệnh nguy hiểm hoặc chưa được hoặc không thể khử bỏ trong quá trình xử lý nướcthải

Trong điều kiện tự nhiên, xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học cho hiệusuất xử lý và khử trùng cao nhất, đạt tới 99,9%, còn các công trình xử lý sinh họctrong điều kiện nhân tạo chỉ đạt được 91 – 98% (Hoàng Huệ, 2001)

Khử trùng nước thải có nhiều phương pháp Hiện nay những phương pháp hayđược sử dụng là:

− Dùng clo hơi qua thiết bị định lượng clo

− Dùng hypoclorit – canxi dạng bột – Ca(ClO)2 – hòa tan trong thùng dung dịch 3÷5%rồi định lượng vào bể tiếp xúc

− Dùng hypoclorit natri, nước javel NaClO.

− Dùng clorua vôi, CaOCl2

− Dùng ozon thường được sản xuất từ không khí bằng máy tạo ozon đặt trong nhà máy

xử lý nước thải Ozon sản xuất ra được dẫn ngay vào bể hòa tan và tiếp xúc

− Dùng tia cực tím (UV) do đèn thủy ngân áp lực thấp sản ra Đèn phát tia cực tím đặtngập trong dòng chảy nước thải

Trong các phương pháp trên, khi khử trùng nước thải người ta hay dùng clonước tạo hơi và các hợp chất của clo vì clo là hóa chất được các ngành công nghiệpdùng nhiều và có sẵn trên thị trường, giá thành chấp nhận được, hiệu quả khử trùngcao

2.2.3 Xử lý sinh học

Xử lý sinh học là phương pháp dùng vi sinh, chủ yếu là vi khuẩn để phân hủysinh hóa các hợp chất hữu cơ, biến các hợp chất có khả năng thối rữa thành các chất ổnđịnh với sản phẩm cuối cùng là cacbonic, nước và các chất vô cơ khác

Phương pháp xử lý sinh học có thể chia ra làm hai loại: xử lý hiếu khí và xử lýyếm khí trên cơ sở có oxy hòa tan và không có oxy hòa tan

Những công trình xử lý sinh hóa phân thành 2 nhóm:

− Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự nhiên

− Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện nhân tạo

Những công trình xử lý sinh học thực hiện trong điều kiện tự nhiên là: cánhđồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học… Quá trình xử lý diễn ra chậm, dựa chủ yếu vào oxy

và vi sinh có ở trong đất và nước Do đó, những công trình này đòi hỏi diện tích lớn vàthời gian xử lý dài

Những công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo là: bể lọc sinh học(Biophin), bể làm thoáng sinh học (Aerotank) Do các điều kiện nhân tạo, có sự tínhtoán và tác động của con người và máy móc mà quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn,cường độ mạnh hơn, diện tích nhỏ hơn

Đa phần nhà máy sản xuất được xây dựng tại các Khu Chế Xuất, Khu CôngNghiệp của các thành phố lớn, diện tích cho hệ thống xử lý nước thải là hạn chế Do

đó, công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo thường được sử dụng nhiều hơn

Quá trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo có thể đạt mức hoàn toàn (xử

lý sinh học hoàn toàn) với BOD giảm tới 90 – 95% và không hoàn toàn với BOD giảmtới 40 – 80% (Nguyễn Văn Phước, 2002)

Giai đoạn xử lý sinh học tiến hành sau giai đoạn xử lý cơ học Bể lắng sau giaiđoạn xử lý cơ học gọi là bể lắng đợt 1 Còn bể được gọi là bể lắng đợt 2 là để chắn giữmàng sinh học (sau bể Biophin) hoặc bùn hoạt tính (sau bể Aerotank) Nước thải saukhi được xử lý sinh học luôn được qua bể khử trùng trước khi xả vào nguồn thải nhằmtiêu diệt triệt để các loại vi khuẩn, vi trùng gây bệnh

Mục đích của quá trình xử lý nước thải là loại bỏ cặn lơ lửng, các hợp chất hữu

cơ, các chất độc hại, vi khuẩn và vi rút gây bệnh đến nồng độ cho phép theo tiêu chuẩn

xả và nguồn tiếp nhận

 Bể tự hoại: Công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kị khí

− Bể tự hoại là công trình xử lý đồng thời làm hai chức năng: lắng nước thải và phân hủycặn lắng Trong mỗi bể tự hoại đều có hai phần: phần trên là nước thải lắng, phần dưới

là cặn lắng Cặn lắng giữ lại ở trong bể từ 3 – 6 tháng, dưới tác động của các vi sinhvật kỵ khí các chất hữu cơ được phân hủy, một phần tạo thành các khí (CH4, CO2,

H2S…), phần khác tạo thành các chất vô cơ

− Nước thải lắng trong bể tự hoại với thời gian từ 1÷3 ngày, do vận tốc bé nên phần lớncặn lơ lửng lắng lại Vì vậy, đạt hiệu suất lắng cao, có thể đạt từ 40 ÷60%, phụ thuộcvào nhiệt độ, chế độ quản lý và vận hành trong bể (Nguyễn Đức Lượng, 2003)

− Bể tự hoại có thể có hình chữ nhật hoặc nhiều giếng tròn liên kết Chúng được xâydựng bằng gạch, đá, hay bê tông cốt thép Bể có thể có một hay nhiều ngăn Để chấtlượng nước thải sau khi qua bể tự hoại tốt hơn, thông thường bể thiết kế hai đến bangăn Với ngăn đầu tiên là ngăn chứa, dung tích chiếm từ 50 ÷75% dung tích toàn bể.Còn ngăn thứ hai và ngăn thứ ba chiếm khoảng 25% dung tích toàn bể (Nguyễn ĐứcLượng, 2003)

 Công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

• Phương pháp xử lý qua đất: Thực chất của quá trình xử lý là: khi lọc nước thải qua

đất các chất rắn lơ lửng và keo sẽ bị giữ lại ở lớp trên cùng Những chất này tạo ra mộtmàng gồm rất nhiều vi sinh vật bao bọc trên bề mặt các hạt đất, màng này sẽ hấp phụcác chất hữu cơ hòa tan trong nước thải Những vi sinh vật sẽ sử dụng oxy của khôngkhí qua các khe đất và chuyển hóa các chất hữu cơ thành các hợp chất khoáng Cáccông trình xử dụng phương pháp xử lý qua đất là: Cánh đồng tưới,cánh đồng lọc

• Cánh đồng tưới công cộng hoặc cánh đồng lọc: là những mảnh ruộng được san bằng

hoặc dốc không đáng kể và được ngăn bằng những bờ đất Nước thải được phân phốivào những mảnh ruộng đó nhờ mạng lưới tưới và sau khi lọc qua đất lại được qua mộtmạng lưới khác để tiêu đi

• Hồ sinh vật: Là hồ xử lý sinh học, có nhiều tên gọi khác như: hồ oxy hóa, hồ ổn định

nước thải…Các quá trình diễn ra trong hồ sinh vật cũng tương tự như quá trình tự làmsạch diễn ra ở các sông hồ chứa nước tự nhiên: đầu tiên các chất hữu cơ bị phân hủybởi vi sinh vật Các sản phẩm tạo thành sau khi phân hủy lại được rong, tảo sử dụng

Do kết quả hoạt động sống của vi sinh vật oxy tự do lại được tạo thành và hòa tantrong nước rồi lại được vi sinh vật sử dụng để trao đổi chất Sự hoạt động của rong tảokhông phải là quá trình chính mà chỉ tạo điều kiện thuận lợi cung cấp cho quá trình màthôi Vai trò xử lý chủ yếu ở đây vẫn là vi sinh vật

 Công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện hiếu khí :

Các công trình tương thích của quá trình xử lý sinh học hiếu khí có thể kể đếnnhư: bể Aerotank bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng), bể thổi khí sinh học tiếp xúc (visinh vật dính bám), bể lọc sinh học, tháp lọc sinh học, bể sinh học tiếp xúc quay…

• Quá trình bùn hoạt tính

− Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa vào hoạt động sống của vi sinhvật hiếu khí Trong bể Aerotank, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân đế cho vi

khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bơng cặn gọi là bùn hoạt tính.Bùn hoạt tính là các bơng cặn cĩ màu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nướcthải và là nơi cư trú để phát triển của vơ số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác Các visinh vật đồng hố các chất hữu cơ cĩ trong nước thải thành các chất dinh dưỡng cungcấp cho sự sống Trong quá trình phát triển vi sinh vật sử dụng các chất để sinh sản vàgiải phĩng năng lượng, nên sinh khối của chúng tăng lên nhanh Như vậy các chất hữu

cơ cĩ trong nước thải được chuyển hố thành các chất vơ cơ như H2O, CO2 khơng độchại cho mơi trường

− Quá trình sinh học cĩ thể diễn tả tĩm tắt như sau:

Chất hữu cơ + vi sinh vật + oxy (NH3 + H2O + năng lượng + tế bào mới)(Nguyễn Văn Phước, 2002)

lơ lửng trong nước Chính vì vậy, xử lí nước thải ở Aerotank được gọi là quá trình xử lívới sinh trưởng lở lửng của quần thể vi sinh vật Các bơng cặn này cũng chính là bơngbùn hoạt tính Bùn hoạt tính là các bơng cặn màu nâu sẫm, là bùn xốp chứa nhiều visinh cĩ khả năng oxy hĩa và khống hĩa các chất hữu cơ chứa trong nước thải Thờigian lưu nước trong bể Aerotank là từ 1÷8 giờ, khơng quá 12 giờ.(Lâm Minh Triết,2001)

− Yêu cầu chung của các bể Aerotank là đảm bảo bề mặt tiếp xúc lớn giữa khơng khí,nước thải và bùn

− Yêu cầu chung khi vận hành là nước thải đưa vào Aerotank cần cĩ hàm lượng SSkhơng vượt quá 150 mg/l, hàm lượng sản phẩm dầu mỏ khơng quá 25mg/l, pH =6,5÷9, nhiệt độ khơng nhỏ hơn 30oC (Lâm Minh Triết, 2001)

* Phân loại bể Aerotank theo sơ đồ vận hành

 Bể Aerotank truyền thống

Sơ đồ vận hành của bể Aerotank truyền thống như sau:

Xả bùn tươi

Nướ c thả i

Tuần hoàn bùn hoạt tính

Bể lắng đợt 2

Hình 2.1 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank truyền thống

 Bể Aerotank với sơ đồ nạp nước thải vào theo bậc

Nướ c thả i Bể

lắng đợt 1

Xả bùn tươi

Xả bùn hoạt tính

Bể lắng đợt 2

Tuần hoàn bùn hoạt tính

Bể Aerotank

Xả ra nguồn tiếp nhận

Hình 2.2 Sơ đồ làm việc của Aerotank nạp theo bậc

 Bể Aerotank cĩ hệ thống cấp khí giảm dần theo chiều dịng chảy

Nồng độ chất hữu cơ vào bể Aerotank được giảm dần từ đầu đến cuối bể do đĩnhu cầu cung cấp oxy cũng tỉ lệ thuận với nồng độ các chất hữu cơ Ở đầu vào của bểcần lượng oxy lớn hơn do đĩ phải cấp khơng khí nhiều hơn ở đầu vào và giảm dần ởcác ơ tiếp sau để đáp ứng cường độ tiêu thụ khơng đều oxy trong tồn bể Ưu điểm của

bể dạng này là:

− Giảm được lượng khơng khí cấp vào tức giảm cơng suất của máy nén

− Khơng cĩ hiện tượng làm thống quá mức làm ngăn cản sự sinh trưởng của vikhuẩn khử các hợp chất chứa Nitơ

 Bể Aerotank tải trọng cao

Những bể Aerotank cao tải được coi là những bể cĩ sức tải chất bẩn cao và chohiệu suất làm sạch cũng cao Cĩ thể áp dụng khi yêu cầu xử lý để nước đầu ra cĩ chấtlượng loại C hoặc dưới loại B Nước qua bể lắng đợt I hoặc chỉ qua lưới chắn rác, sau

đĩ trộn đều với 10 ÷ 20% bùn tuần hồn, đi vào bể Aerotank để làm thống trongkhoảng thời gian từ 1÷3 giờ Nồng độ bùn hoạt tính trong bể (1000 mg/l Bằng cáchđiều chỉnh lượng khí cấp vào và lượng bùn hoạt tính tuần hồn, cĩ thể thu được hiệuquả xử lý đạt loại C và gần loại B (Trịnh Xuân Lai, 2000)

 Bể Aerotank cĩ ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định (Contact Stabilitation)

Nước từ bể lắng đợt 1 được trộn đều với bùn hoạt tính đã được tái sinh (bùn đãđược xử lý đến ổn định trong ngăn tái sinh) đi vào ngăn tiếp xúc của bể, ở ngăn tiếpxúc bùn hấp phụ và hấp thụ phần lớn các chất keo lơ lửng và chất bẩn hịa tan cĩ trongnước thải với thời gian rất ngắn khoảng 0,5 (1 giờ rồi chảy sang bể lắng đợt 2 Bùnlắng ở đáy bể lắng 2 được bơm tuần hồn lại bể tái sinh Ở bể tái sinh, bùn được làmthống trong thời gian từ 3 (6 giờ để oxy hĩa hết các chất hữu cơ đã hấp thụ Bùn saukhi tái sinh rất ổn định Bùn dư được xả ra ngồi trước ngăn tái sinh Ưu điểm củadạng bể này là bể Aerotank cĩ dung tích nhỏ, chịu được sự dao động của lưu lượng vàchất lượng nước thải (Trịnh Xuân Lai, 2000)

Tuần hoàn bùn

Bể Aerotank Ngăn tá i sinh bùn hoạt tính Ngăn tiếp xú c

Bể lắng đợt 1 Nướ c thải

Xả bùn tươi

nguồn tiếp nhận

Bể lắng đợt 2

Xả bùn hoạt tính thừa

Xả ra

Hình 2.3 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank cĩ ngăn tiếp xúc

 Bể làm thống kéo dài

Tuần hoàn bùn hoạt tính

Bể Aerotank làm thoá ng kéo dài

20 -30 giờ lưu nươc trong bể Nướ c thả i

Lướ i chắn rá c

Bể lắng đợt 2

Xả ra nguồn tiếp nhận

Định kỳ xả bùn hoạt tính thừa

Hình 2.4 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank làm thống kéo dài

 Bể Aerotank khuấy trộn hồn chỉnh

Xả bù n tươi

Bể lắ ng đợt 1 Nướ c thả i

Xả bù n hoạt tính thừ a Tuầ n hoà n bù n

Bể lắ ng đợt 2 nguồn tiếp nhận

Xả ra Má y khuấ y bề mặ t

Hình 2.5 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank khuấy trộn hồn chỉnh

Ưu điểm chính của sơ đồ làm việc theo nguyên tắc khuấy trộn hồn chỉnh là: phalỗng ngay tức khắc nồng độ của các chất ơ nhiễm trong tồn thể tích bể, khơng xảy rahiện tượng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nào của bể, áp dụng thích hợp cho loại nướcthải cĩ chỉ số thể tích bùn cao, cặn khĩ lắng

 Mương oxy hĩa

Mương oxy hĩa là dạng cải tiến của bể Aerotank khuấy trộn hồn chỉnh cĩ dạngvịng hình chữ O làm việc trong chế độ làm thống kéo dài với dung dịch bùn hoạt tính

lơ lửng trong nước thải chuyển động tuần hồn liên tục trong mương

 Quá trình vi sinh dính bám

− Phần lớn vi khuẩn có khả năng sinh sống và phát triển trên bề mặt vật rắn, khi có đủ độ

ẩm và thức ăn là các hợp chất hữu cơ, muối khoáng và oxy Chúng dính bám vào bềmặt vật rắn bằng chất Gelatin do chính vi khuẩn tiết ra và chúng có thể dễ dàng dichuyển trong lớp Gelatin dính bám này Đầu tiên vi khuẩn cư trú hình thành tập trung

ở một khu vực, sau đó màng vi sinh không ngừng phát triển, phủ kín toàn bộ bề mặtvật rắn bằng một lớp tế bào Chất dinh dưỡng (hợp chất hữu cơ, muối khoáng) và oxy

có trong nước thải cần xử lý khuếch tán qua màng biofilm vào tận lớp xenlulô

− Sau một thời gian, sự phân lớp hoàn thành: lớp ngoài cùng là lớp hiếu khí, được oxykhuếch tán xâm nhập, lớp giữa là lớp tùy nghi, lớp trong là lớp yếm khí không có oxy

Bề dày của các lớp này phụ thuộc vào loại vật liệu đỡ (vật liệu lọc) Bề dày lớp hoạttính hiếu khí thường khoảng 300 ÷ 400 m (Lâm Vĩnh Sơn, 2008)

 Bể Aerotank dính bám

Bể Aerotank dính bám là một loại bể Aerotank cải tiến Cấu tạo và chức năngcủa bể Aerotank dính bám cũng giống bể Aerotank bùn hoạt tính Bên trong bểAerotank có các vật liệu làm giá thể tiếp xúc cho các vi sinh vật dính bám và pháttriển, các vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ thành sản phẩm cuối cùng là

CO2 và H2O làm giảm nồng độ bẩn trong nước thải

 Bể lọc sinh học

− Là công trình được thiết kế nhằm mục đích phân hủy các vật chất hữu cơ có trongnước thải nhờ quá trình oxy hóa diễn ra trên bề mặt vật liệu tiếp xúc Trong bể thườngchứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám

− Bể lọc sinh học thường được phân chia thành hai dạng: bể lọc sinh học nhỏ giọt và bểlọc sinh học cao tải Tháp lọc sinh học cũng có thể được xem như là một bể lọc sinhhọc nhưng có chiều cao khá lớn

− Bể lọc sinh học nhỏ giọt thường dùng để xử lý sinh học hoàn toàn nước thải, giá trịBOD của nước thải sau khi làm sạch đạt tới 10 ÷ 15mg/l với lưu lượng nước thảikhông quá 1000 m3/ngđ (Lâm Vĩnh Sơn, 2008)

− Bể lọc sinh học cao tải có những đặc điểm: tải trọng nước tới

0 ÷ 30m3/m2ngđ tức là gấp 10 ÷ 30 lần ở bể lọc nhỏ giọt (Lâm Vĩnh Sơn, 2008)

− Tháp lọc sinh học: những tháp lọc sinh học có thể xử dụng ở các trạm xử lý với lưulượng dưới 50000m3/ngđ, với điều kiện địa hình thuận lợi và nồng độ nước thải saukhi làm sạch BOD là 20÷25mg/l (Lâm Vĩnh Sơn, 2008)

− Bể lọc sinh học là công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo nhờ visinh vật hiếu khí Trong bể có bố trí các lớp vật liệu lọc, khi nước thải đi qua bể thấmvào lớp vật liệu lọc thì các cặn bẩn sẽ bị giữ lại tạo thành màng gọi là màng vi sinh Visinh này hấp phụ các chất hữu cơ và nhờ có oxy mà quá trình oxy được thực hiện.Những màng vi sinh đã chết sẽ cùng với nước thải ra khỏi bể và được giữ lại ở bể lắngđợt hai Một số bể Biophin thường gặp:

+ Khả năng chịu tải: Bể Biophin nhỏ giọt, Biophin cao tải

+ Khả năng làm thoáng: Biophin làm thoáng tự nhiên, làm thoáng nhân tạo

+ Chế độ làm việc: Biophin làm việc liên tục, Biophin làm việc gián đoạn

+ Theo mức độ xử lý: Biophin xử lý hoàn toàn và Biophin xử lý không hoàn toàn

+ Theo công nghệ: Biophin một bậc hay hai bậc

Nước thải

Bể Biophin

Không khí

Bể lắng Nước sau xử lý

Hình 2.6 Sơ đồ xử lý nước thải theo quá trình sinh trưởng dính bám hiếu khí

− Vi khuẩn trong màng vi sinh dính bám hoạt động có hiệu quả cao hơn vi khuẩn trongmôi trường thể tích (hạt cặn lơ lửng) Tuy nhiên, cấu trúc của màng sinh học rất phứctạp, không đồng đều do đó không thể xác định chính xác những thông số lý học vànhững hệ số của mô hình, mối quan hệ theo kinh nghiệm dựa trên thực nghiệm quansát được sử dụng cho thiết kế Kích thước công trình to lớn và đòi hỏi trình độ vậnhành cao so với bể sinh học lơ lửng

 Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC)

− Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC – Rotating Biological Contactors) được áp dụngđầu tiên ở CHLB Đức năm 1960 và hiện nay đã được sử dụng rộng rãi để xử lý BOD

và Nitrat hóa RBC bao gồm các đĩa tròn polystyren hoặc polyvinyl chloride đặt gầnsát nhau Đĩa nhúng chìm khoảng 40% trong nước thải và quay ở tốc độ chậm Khi đĩaquay, màng sinh khối trên đĩa tiếp xúc với chất hữu cơ có trong nước thải và sau đótiếp xúc với oxy Đĩa quay tạo điều kiện chuyển hóa oxy và luôn giữ sinh khối trongđiều kiện hiếu khí Đồng thời đĩa quay còn tạo nên lực cắt loại bỏ các màng vi sinhkhông còn khả năng bám dính và giữ chúng ở dạng lơ lửng để đưa qua bể lắng đợt II

− Khác với quần thể vi sinh vật ở bùn hoạt tính, thành phần loài và và số lượng các loài

là tương đối ổn định Vi sinh vật trong màng bám trên đĩa quay gồm các vi khuẩn kịkhí tùy tiện như: Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium, … các vi sinh vật hiếukhí như: Bacillus (thường thì có ở lớp trên của màng) Khi lượng không khí cung cấpkhông đủ thì vi sinh vật tạo thành màng mỏng gồm các chủng vi sinh vật yếm khí như:Desulfovibrio và một số vi khuẩn sunfua, trong điều kiện yếm khí vi sinh vật thườngtạo mùi khó chịu Nấm và vi sinh vật hiếu khí phát triển ở màng trên, và cùng tham giavào việc phân hủy các chất hữu cơ Sự đóng góp nấm chỉ quan trọng trong trường hợp

pH nước thải thấp, hoặc các loại nước thải công nghiệp đặc biệt, vì nấm không thểcạnh tranh với các loại vi khuẩn về thức ăn trong điều kiện bình thường

 Bể sinh học theo mẻ SBR

− Thực chất của bể sinh học hoạt động theo mẻ (SBR - Sequence Batch Reactor) là mộtdạng của bể Aerotank Khi xây dựng bể SBR nước thải chỉ cần đi qua song chắn, bểlắng cát và tách dầu mỡ nếu cần, rồi nạp thẳng vào bể Bể Aerotank làm việc theo mẻliên tục có ưu điểm là khử được các hợp chất chứa nitơ, photpho khi vận hành đúngcác quy trình hiếu khí, thiếu khí và yếm khí

− Bể sinh học làm việc theo từng mẻ kế tiếp được thực hiện theo 5 giai đoạn: (TrịnhXuân Lai, 2000)

+ Giai đoạn 1: Đưa nước thải vào bể Nước thải đã qua song chắn rác và bể lắng cát,

tách dầu mỡ, tự chảy hoặc bơm vào bể đến mức định trước

+ Giai đoạn 2: Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng sục khí hay

làm thoáng bề mặt để cấp oxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn hợp Thời gian làmthoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải, yêu cầu về mức độ xử lý

+ Giai đoạn 3: Lắng trong nước Quá trình diễn ra trong môi trường tĩnh, hiệu quả thủy

lực của bể đạt 100% Thời gian lắng trong và cô đặc bùn thường kết thúc sớm hơn 2giờ

+ Giai đoạn 4: Tháo nước đã được lắng trong ở phần trên của bể ra nguồn tiếp nhận.

+ Giai đoạn 5: Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ đợi phụ thuộc vào thời gian vận

hành 4 quy trình trên và vào số lượng bể, thứ tự nạp nước nguồn vào bể Ở nhữngcông ty có dòng chảy đều có thể bố trí lịch hoạt động để rút thời gian xuống còn bằng0

− Công nghệ lọc dòng ngược bùn sinh học USBF (Upflow Sludge Blanket Filter) được thiết kế dựa trên mô hình động học xử lý BOD, nitrate hoá (nitrification) và khử nitrate hóa (denitrification) của Lawrence và McCarty, Inc lần đầu tiên được giới

thiệu ở Mỹ những năm 1900 sau đó được áp dụng ở châu Âu từ 1998 trở lại đây Tuynhiên, đối với Việt Nam, hiện nay USBF lại là công nghệ mới, được nghiên cứu vàứng dụng trong những năm gần đây

− Mô hình USBF rất thích hợp cho xử lý nước thải đô thị Hiệu quả xử lý COD, BOD5,nitơ và phospho tương ứng vào khoảng 85%, 90%, 94% và 75% Bùn hoạt tính thíchnghi rất nhanh với đặc tính của nước thải và điều kiện vận hành của mô hình Việc kếthợp 3 modul trong một quá trình xử lý tạo ra ưu điểm lớn trong việc nâng cao hiệu quả

xử lý Với sự kết hợp này sẽ đơn giản hoá hệ thống xử lý, tiết kiệm vật liệu và nănglượng chi phí cho quá trình xây dựng và vận hành hệ thống (Trương Thanh Cảnh,2006)

− Bể USBF gồm 3 module chính: ngăn thiếu khí (anoxic), ngăn hiếu khí (aerobic) và ngănlọc bùn sinh học dòng ngược (USBF) Mương chảy tràn thu nước đầu vào nhằm hạn chếtác động của dòng vào đối với ngăn thiếu khí và tăng hiệu quả xáo trộn giữa dòng nướcthải đầu vào và bùn tuần hoàn Mương chảy tràn và thu nước đầu ra, ống thu bùn, bộphận sục khí Các thiết bị cần thiết bao gồm: 1 máy bơm định lượng bơm nước thải đầuvào, 1 bơm bùn và 1 máy thổi khí

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bể USBF

− Nguyên tắc hoạt động của mô hình: Mô hình được thiết kế nhằm kết hợp các quá trìnhloại bỏ carbon (COD, BOD), quá trình nitrat hoá/khử nitrat và quá trình loại bỏ dinhdưỡng (N và P) Nước thải được loại bỏ rắn, sau đó, được bơm vào mương chảy trànthu nước đầu vào cùng trộn lẫn với dòng tuần hoàn bùn Hỗn hợp nước thải và bùnhoạt tính chảy vào ngăn thiếu khí Ngăn này có vai trò như là ngăn chọn lọc thiếu khí(Anoxic Selector) thực hiện hai cơ chế chọn lọc động học (Kinetic Selection) và chọnlọc trao đổi chất (Metabolism Selection) để làm tăng cường hoạt động của vi sinh vậttạo bông nhằm tăng cường hoạt tính của bông bùn và kìm hãm sự phát triển của các visinh vật hình sợi gây vón bùn và nổi bọt Quá trình loại bỏ cacbon, khử nitrat và loại

bỏ photpho diễn ra trong ngăn này Sau đó, nước thải chảy qua ngăn hiếu khí nhờ khe

hở dưới đáy ngăn USBF Ở đây, oxy được cung cấp nhờ các ống cung cấp khí thôngqua máy thổi khí Nước thải sau ngăn hiếu khí chảy vào ngăn USBF và di chuyển từdưới lên, ngược chiều với dòng bùn lắng xuống theo phương thẳng đứng Đây chính làcông đoạn thể hiện ưu điểm của hệ thống do kết hợp cả lọc và xử lý sinh học của chínhkhối bùn hoạt tính Phần nước trong đã được xử lý phía trên chảy tràn vào mương thunước đầu ra Một phần hỗn hợp nước thải và bùn trong ngăn này được tuần hoàn trởlaị ngăn thiếu khí

− Công nghệ USBF để xử lý nước thải sinh hoạt và đô thị, là công nghệ cải tiến của quátrình bùn hoạt tính trong đó kết hợp 3 quá trình Anoxic, Aeration và lọc sinh học dòngngược trong một đơn vị xử lý nước thải Chính vì vậy bể USBF thể hiện nhiều ưuđiểm, với chi phí đầu tư, chi phí vận hành và bảo trì thấp nhưng đem lại hiệu qua xử lýcao, hạn chế mùi, lượng bùn sinh ra ít Sự kết hợp 3 module trong cùng một bể có thểtiết kiệm được mặt bằng sử dụng

− Để chọn được phương pháp xử lý sinh học hợp lí cần phải biết hàm lượng chất hữu cơ(BOD, COD) trong nước thải Các phương pháp lên men kị khí thường phù hợp khinước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao Đối với nước thải hàm lượng chất hữu cơthấp và tồn tại chủ yếu dưới dạng chất keo và hoà tan thì cho chúng tiếp xúc với màng

– Bể điều hòa lưu lượng:

– Bể điều hòa nồng độ

– Bể điều hòa cả lưu lượng và nồng độ:Thường đặt sau bể lắng cát, trước bểlắng đợt I, loại bể này phải có đủ dung tích để điều hòa lưu lượng và nồng độ và bêntrong phải có thiết bị khuấy để đảm bảo sự xáo trộn đều toàn bộ thể tích (Trịnh XuânLai, 2000)

2.3.3 Bể lọc sinh học

− Là công trình được thiết kế nhằm mục đích phân hủy các vật chất hữu cơ có trongnước thải nhờ quá trình oxy hóa diễn ra trên bề mặt vật liệu tiếp xúc Trong bể thườngchứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám

− Bể lọc sinh học thường được phân chia thành hai dạng: bể lọc sinh học nhỏ giọt và bểlọc sinh học cao tải Tháp lọc sinh học cũng có thể được xem như là một bể lọc sinhhọc nhưng có chiều cao khá lớn

− Bể lọc sinh học nhỏ giọt thường dùng để xử lý sinh học hoàn toàn nước thải, giá trịBOD của nước thải sau khi làm sạch đạt tới 10 ÷ 15mg/l với lưu lượng nước thảikhông quá 1000 m3/ngđ (Lâm Vĩnh Sơn, 2008)

− Bể lọc sinh học cao tải có những đặc điểm: tải trọng nước tới

0 ÷ 30m3/m2ngđ tức là gấp 10 ÷ 30 lần ở bể lọc nhỏ giọt (Lâm Vĩnh Sơn, 2008)

− Tháp lọc sinh học: những tháp lọc sinh học có thể xử dụng ở các trạm xử lý với lưulượng dưới 50000m3/ngđ, với điều kiện địa hình thuận lợi và nồng độ nước thải saukhi làm sạch BOD là 20÷25mg/l (Lâm Vĩnh Sơn, 2008)

Bể lọc sinh học là công trình xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo nhờ visinh vật hiếu khí Trong bể có bố trí các lớp vật liệu lọc, khi nước thải đi qua bể thấmvào lớp vật liệu lọc thì các cặn bẩn sẽ bị giữ lại tạo thành màng gọi là màng vi sinh Visinh này hấp phụ các chất hữu cơ và nhờ có oxy mà quá trình oxy được thực hiện.Những màng vi sinh đã chết sẽ cùng với nước thải ra khỏi bể và được giữ lại ở bể lắngđợt hai

lơ lửng trong nước Chính vì vậy, xử lí nước thải ở Aerotank được gọi là quá trình xử lívới sinh trưởng lở lửng của quần thể vi sinh vật Các bông cặn này cũng chính là bôngbùn hoạt tính Bùn hoạt tính là các bông cặn màu nâu sẫm, là bùn xốp chứa nhiều visinh có khả năng oxy hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ chứa trong nước thải Thờigian lưu nước trong bể Aerotank là từ 1÷8 giờ, không quá 12 giờ.(Lâm Minh Triết,2001)

− Yêu cầu chung của các bể Aerotank là đảm bảo bề mặt tiếp xúc lớn giữa không khí,nước thải và bùn

Yêu cầu chung khi vận hành là nước thải đưa vào Aerotank cần có hàm lượng SSkhông vượt quá 150 mg/l, hàm lượng sản phẩm dầu mỏ không quá 25mg/l, pH =6,5÷9, nhiệt độ không nhỏ hơn 30oC (Lâm Minh Triết, 2001)

Cấu tạo: giống bể lọc nhanh

Nguyên tắc làm việc: Nước đưa vào bể qua 1 phễu bố trí ở đỉnh bể, qua lớp cátlọc, lớp đỡ vào hệ thống thu nước trong, đi vào đáy bể và vào nguồn tiếp nhận

Khi rửa bể, nước từ đường ống áp lực chảy ngược từ dưới lên trên qua lớp cátlọc và vào phễu thu, chảy theo ống thoát nước rửa xuống ống thu nước rửa lọc

2.3.7 Bể khử trùng

Bể khử trùng có nhiệm vụ diệt vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm chưa được hoặckhông thể loại bỏ trong quá trình xử lý