Đồ án xử lý nước thải

Đồ án xử lý nước thải sinh hoạt tỉnh long an 4500m3ngày đêm xử nước thải trong ngành môi trường nhằm cung cấp kiến thức hữu ích cho sinh viên thực hiện môn học đồ án nước thải tài liệu được thực hiện đầy đủ không sao chép với bất kỳ doanh mục nào.Nếu các bạn tham khảo cảm thấy hay thì share cho bạn bè cùng biết.cám ơn rất nhiều

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHŨ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC  oOo

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Ngành học: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Lớp: 07DMT1

1 Tên đề tài Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh

hoạt thành phố Tân An, tỉnh Long An công suất 4500m3/ ngày.đêm

2 Nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp:

- Tổng quan về xử lý nước thải sinh hoạt

- Giới thiệu điều kiện tự nhiên, kinh tế, văn hóa – xã hội, điều kiện cơ sở hạ tầng và hiện trạng môi trường thành phố Tân An, tỉnh Long An

- Đề xuất công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Tân An, tỉnh Long An

- Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải đã đề xuất

- Dự trù kinh phí thực hiện

3 Ngày giao Đồ án tốt nghiệp: 01/04/2011

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 12/07/2011

5 Họ tên giáo viên hướng dẫn:

6 Th.S Trần Thị Tường Vân

Nội dung và yêu cầu đồ án tốt nghiệp đã được thông qua Bộ môn

TP.HCM, ngày… tháng….năm 2011

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên))

PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN

Người duyệt (chấm sơ bộ): ………

Đơn vị: ………

……… Điểm tổng

kết: ………

PHẦN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

PHẦN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

MỤC LỤC

CHƯƠNG MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined.

1 Lý do chọn đề tài Error! Bookmark not defined.

2 Mục tiêu của đề tài Error! Bookmark not defined.

3 Giới hạn của đề tài Error! Bookmark not defined.

4 Nội dung nghiên cứu Error! Bookmark not defined.

5 Phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG I: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢIError! Bookmark not defined.

1.1 Phương pháp xử lý cơ học Error! Bookmark not defined.

1.1.1 Song chắn rác và lưới chắn rác Error! Bookmark not defined a.

Song chắn rác Error! Bookmark not defined b.

Lưới chắn rác Error! Bookmark not defined.

1.1.2 Bể lắng cát Error! Bookmark not defined.

1.1.3 Bể tách dầu mỡ Error! Bookmark not defined.

1.1.4 Bể điều hòa Error! Bookmark not defined.

1.1.5 Bể lắng 7

1.1.6 Bể lọc Error! Bookmark not defined.

1.2 Phương pháp xử lý hóa học Error! Bookmark not defined.

1.2.1 Phương pháp trung hoà Error! Bookmark not defined.

1.2.2 Phương pháp đông tụ và keo tụ Error! Bookmark not defined.

1.2.3 Phương pháp điện hoá học Error! Bookmark not defined.

1.2.4 Oxy hóa khử Error! Bookmark not defined.

SVTH: Lê Tiến Kỳ

MSSV: 107108040

i v

1.2.5 Phương pháp quang xúc tác Error! Bookmark not defined.

1.3 Phương pháp xử lý hóa lý Error! Bookmark not defined.

1.3.1 Tuyển nổi Error! Bookmark not defined.

1.3.2 Tuyển nổi phân tán không khí bằng thiết bị cơ học.Error! Bookmark not defined.

1.3.3 Tuyển nổi phân tán không khí bằng máy bơm khí nén (qua các vòi phun, qua

các tấm xốp) .Error! Bookmark not defined.

1.3.4 Tuyển nổi với tách không khí từ nước (tuyển nổi chân không; tuyển nổi

không áp; tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí nước).Error! Bookmark not defined 1.3.5 Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học và hoá học.Error! Bookmark not defined 1.3.6 Trích ly Error! Bookmark not defined.

1.3.7 Hấp thụ Error! Bookmark not defined.

1.3.8 Hấp phụ Error! Bookmark not defined.

1.3.9 Chưng bay hơi Error! Bookmark not defined.

1.3.10 Trao đổi ion Error! Bookmark not defined.

1.3.11 Tách bằng màng Error! Bookmark not defined.

a Thẩm thấu ngược Error! Bookmark not defined.

b Siêu lọc Error! Bookmark not defined.

c Thẩm tách và điện thẩm tách Error! Bookmark not defined.

1.4 Phương pháp xử lý sinh học Error! Bookmark not defined.

1.4.1 Sơ lược về các vi sinh vật trong việc xử lý nước thảiError! Bookmark not defined.

1.4.2 Công trình xử lý trong điều kiện tự nhiênError! Bookmark not defined.

1.4.2.1 Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọcError! Bookmark not defined.

1.4.2.2 Ao hồ sinh học Error! Bookmark not defined.

1.4.3 Các công trình xử lý nhân tạo Error! Bookmark not defined.

1.4.3.1 Các công trình xử lý sinh học hiếu khíError! Bookmark not defined.

1.4.3.2 Các công trình xử lý sinh học kị khíError! Bookmark not defined.

1.5 Phương pháp khử trùng Error! Bookmark not defined.

1.5.1 Khử trùng bằng Clo và hợp chất của CloError! Bookmark not defined.

1.5.2 Khử trùng bằng Ôzôn (03): Error! Bookmark not defined.

1.5.3 Khử trùng bằng tia cực tím Error! Bookmark not defined.

1.5.4 Khử trùng bằng một số phương pháp khácError! Bookmark not defined.

1.6 Phương pháp xử lý cặn: Error! Bookmark not defined.

1.7 Một số công nghệ xử lý nước thải của các đô thị ở Việt NamError! Bookmark not defined.

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THÀNH PHỐ TÂN AN, TỈNH LONG AN

Error! Bookmark not defined.

2.1 Sơ lược về tỉnh Long An Error! Bookmark not defined.

2.1.1 Điều kiện tự nhiên, xã hội tỉnh Long AnError! Bookmark not defined.

2.2 Sơ lược về thành phố Tân An, tỉnh Long An: 48

CHƯƠNG III: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝError! Bookmark not defined.

3.1 Nguồn gốc, thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt.Error! Bookmark not defined 3.2 Các chỉ tiêu cơ bản về chất lượng nước thải sinh hoạtError! Bookmark not defined.

3.2.1 Các chỉ tiêu lí học Error! Bookmark not defined.

3.2.2 Các chỉ tiêu hóa học và sinh hóa Error! Bookmark not defined.

3.3 Xác định các thông số tính toán Error! Bookmark not defined.

3.3.1 Xác định lưu lượng tính toán nước thải sinh hoạt thành phố Tân AnError! Bookmark no

SVTH: Lê Tiến Kỳ

MSSV: 107108040

vi

3.3.2 Xác định nồng độ bẩn của nước thải sinh hoạt của thành phố Tân An.Error! Bookmark 3.3.3 Xác định mức độ cần xử lý nước thải Error! Bookmark not defined.

3.4 Đề xuất các phương án xử lý nước thải sinh hoạtError! Bookmark not defined

3.4.1 Phương án 1 .Error! Bookmark not defined

3.4.2 Phương án 2 70

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

Error! Bookmark not defined.

4.1 Các thông số tính toán: Error! Bookmark not defined.

4.2 Tính toán thiết kế các phương án: Error! Bookmark not defined.

4.2.1 Phương án 1 .Error! Bookmark not defined.

4.2.1.1 Song chắn rác (SCR) Error! Bookmark not defined.

4.2.1.2 Ngăn tiếp nhận .Error! Bookmark not defined.

4.2.1.3 Bể điều hòa .Error! Bookmark not defined.

4.2.1.4 Bể lắng I Error! Bookmark not defined.

4.2.1.5 Bể Aerotank Error! Bookmark not defined.

4.2.1.6 Bể lắng II Error! Bookmark not defined.

4.2.1.7 Bể tiếp xúc – khử trùng Khử trùng bằng ClorinError! Bookmark not defined 4.2.1.8 Bể chứa bùn Error! Bookmark not defined.

4.2.1.9 Máy ép bùn Error! Bookmark not defined.

4.2.2 Phương án 2 Error! Bookmark not defined.

4.2.2.1 Bể lọc sinh học nhỏ giọt Error! Bookmark not defined.

4.2.2.2 Bể lắng II .Error! Bookmark not defined.

4.2.2.3 Sân phơi bùn Error! Bookmark not defined.1

CHƯƠNG V: KHAI TOÁN KINH TẾ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁNError! Bookmark not defined.

5.1 Tính toán kinh tế cho phương án 1: Error! Bookmark not defined.

5.1.1 Vốn đầu tư xây dựng .Error! Bookmark not defined.

5.1.1.1 Vốn đầu tư xây dựng Error! Bookmark not defined.

5.1.1.2 Vốn đầu tư trang thiết bị Error! Bookmark not defined.

5.1.2 Chi phí quản lý và vận hành: Error! Bookmark not defined.

5.1.2.1 Chi phí nhân công Error! Bookmark not defined.

5.1.2.2 Chi phí điện năng Error! Bookmark not defined.4

5.1.2.3 Chi phí hóa chất Error! Bookmark not defined.

5.1.2.4 Chi phí bảo trì, sửa chữa Error! Bookmark not defined.

5.1.3 Tổng chi phí đầu tư .Error! Bookmark not defined.

5.2 Tính toán kinh tế cho phương án 2: Error! Bookmark not defined.

5.2.1 Vốn đầu tư xây dựng: Error! Bookmark not defined.

5.2.1.1 Vốn đầu tư xây dựng Error! Bookmark not defined.

5.2.1.2 Vốn đầu tư trang thiết bị Error! Bookmark not defined.

5.2.2 Chi phí quản lý và vận hành: Error! Bookmark not defined.

5.2.2.1 Chi phí nhân công Error! Bookmark not defined.

5.2.2.2 Chi phí điện năng Error! Bookmark not defined.

5.2.2.3 Chi phí hóa chất Error! Bookmark not defined.

5.2.2.4 Chi phí bảo trì, sửa chữa Error! Bookmark not defined.

5.2.3 Tổng chi phí đầu tư Error! Bookmark not defined.8

5.3 So sánh 2 phương án 118

CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined

6.1 Kết luận .Error! Bookmark not defined 6.2 Kiến nghị Error! Bookmark not defined

TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined.

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Các chất ô nhiễm quan trọng trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt

56 Bảng 3.2 Loại và số lượng các vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt 60

Bảng 3.3: Kết quả phân tích các mẫu nước thải 65

Bảng 3.4: Giá trị trung bình của các chỉ tiêu của các mẫu phân tích 65

Bảng 3.5 Đặc tính của nước thải sinh hoạt (mg/L) 66

Bảng 3.6: Mức độ xử lý cần đạt được 67

Bảng 4.1: Kết quả tính toán mương dẫn và SCR 75

Bảng 4.2: Tóm tắt thông số tính toán ngăn tiếp nhận 77

Bảng 4.3: Tóm tắt các thông số thiết kế bể điều hòa 80

Bảng 4.4: Tóm tắt các thông số thiết kế bể lắng 1 85

Bảng 4.5: Tóm tắt các thông số thiết kế bể Aerotank 92

Bảng 4.6: Tóm tắt các thông số thiết kế bể lắng 2 97

Bảng 4.7: Tóm tắt các thông số thiết kế bể khử trùng 101

Bảng 4.8: Tóm tắt các thông số thiết kế bể lọc sinh học nhỏ giọt 107

Bảng 4.9: Các thông số thiết kế bể lắng 2 phương án 2 111

Bảng 5.1: chi phí đầu tư xây dựng phương án 1 113

Bảng 5.2: chi phí đầu tư trang thiết bị phương án 1 113

Bảng 5.3: Chi phí điện năng phương án 1 114

Bảng 5.4: Chi phí đầu tư xây dựng phương án 2 115

Bảng 5.5: Chi phí đầu tư trang thiết bị phương án 2 116

Bảng 5.6: chi phí điện năng phương án 2 117

Bảng 5.7: So sánh chi phí 2 phương án 118

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Song chắn rác 4

Hình 1.2: Quá trình tạo bông cặn 9

Hình 1.3: Phương pháp quang xúc tác 13

Hình 1.4: Đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của vi sinh vật trong bể xử lý sinh học 22

Hình 1.5: Đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của các vi sinh vật trong bể xử lý sinh học 23

Hình 1.6: Sơ đồ làm việc của bể Aeroten truyền thống 26

Hình 1.7: Sơ đồ làm việc của Bể Aeroten có ngăn tiếp xúc 27

Hình 1.8: Sơ đồ làm việc của bể Aeroten làm thoáng kéo dài 27

Hình 1.9: Sơ đồ làm việc của Bể Aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh 28

Hình 1.10: Bể Oxytank 28

Hình 1.11: Bể USAB 32

Hình 2.1: Bản đồ vị trí địa lý tỉnh Long An 42

Hình 3.1: Vị trí lấy mẫu cống xả chính của phường 1 64

Hình 3.2: Vị trí lấy mẫu cống xả chính của phường 3 64

Hình 3.3: Phân tích mẫu tại phòng thí nghiệm 66

Hình 3.4: Sơ đồ công nghệ lựa chọn theo phương án 1 68

Hình 3.5: Sơ đồ công nghệ lựa chọn theo phương án 2 70

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong những thập niên gần đây, ô nhiễm môi trường nói chung và ônhiễm nước nói riêng đang trở thành mối lo chung của nhân loại Vấn đề ônhiễm môi trường và bảo vệ sự trong sạch cho các thủy vực hiện nay đang lànhững vấn đề cấp bách trong quá trình phát triển kinh tế xã hội trong giai đoạnkhoa học kỹ thuật đang phát triển như vũ bão Để phát triển bền vững chúng tacần có những giải pháp, trong đó có giải pháp kỹ thuật nhằm hạn chế, loại bỏcác chất ô nhiễm do hoạt động sống và sản xuất thải ra môi trường Một trongnhững biện pháp tích cực trong công tác bảo vệ môi trường và chống ô nhiễmnguồn nước là tổ chức thoát nước và xử lý nước thải trước khi xả vào nguồntiếp nhận

Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa tại thành phố Tân An diễn

ra nhanh chóng, với bước phát triển từ thị xã trở thành thành phố trực thuộctỉnh đạt chuẩn đô thị loại 3 Kéo theo đó là sự gia tăng dân số nhanh chóng,nhất là sự gia tăng dân số do di cư đến thành phố Tân An Nước thải, rác thảisinh ra từ quá trình sản xuất, sinh hoạt của người dân chưa được thu gom xử

lý, hoặc có nhưng ở quy mô rất nhỏ, điều này làm cho môi trường tại đây ngàycàng ô nhiễm nghiêm trọng

Vấn đề đặt ra là phải thiết kế xây dựng cho thành phố Tân An một hệthống xử lý nước thải sinh hoạt nhằm cải thiện tình trạng ô nhiễm của nướcthải khi xả ra nguồn tiếp nhận là sông Vàm Cỏ Tây

2 Mục tiêu của đề tài

Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt mới cho thành phố Tân An, đáp ứng được yêu cầu xử lý đặt ra hiện nay

3 Giới hạn của đề tài

Quá trình thực hiện đề tài có một số giới hạn sau:

- Thời gian thực hiện đề tài ngắn: từ 01.04.2011 đến 12.07.2011

- Đề tài được thực hiện trên kết quả khảo sát đặc tính nước thải sinh hoạt củakhu dân cư thành phố Tân An trên địa bàn phường 1, 2, 3, từ đó tính toán, thiết

kế hệ thống xử lý nước thải dựa vào dân số của 3 phường này

Vân

SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trang 12

- Nước thải sinh hoạt phường 1, 2, 3 được phân tích qua các chỉ tiêu chính gồm

pH, BOD, COD, MLSS, tổng Nitơ, tổng Photpho, từ đó làm số liệu tính toánthiết kế hệ thống xử lý

4 Nội dung của đề tài

- Tổng hợp các tài liệu có liên quan về các phương pháp xử lý nước thải

- Thu thập các dữ liệu về điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội và hiện trạng môi trường của thành phố Tân An

- Tìm hiểu đặc tính nước thải sinh hoạt nói chung và phân tích thành phần tích chất nước thải sinh hoạt của thành phố Tân An

- Đề xuất các phương án xử lý nước thải sinh hoạt cho thành phố Tân An

- Tính toán thiết kế các công trình đơn vị và khai toán kinh tế cho các phương

án, từ đó lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp để thiết kế trạm xử lý nước thảisinh hoạt cho thành phố Tân An

- Thể hiện sơ đồ công nghệ xử lý của phương án lựa chọn trên các bản vẽ kỹ thuật

5 Phương pháp thực hiện

- Phương pháp tổng hợp tài liệu

- Phương pháp điều tra khảo sát

- Phương pháp phân tích các chỉ tiêu nước thải

- Phương pháp so sánh các qui trình công nghệ xử lý nước thải khu dân cư, so sánh lựa chọn các phương án

- Phương pháp sử dụng các công thức toán trong tính toán kỹ thuật và kinh tế

- Phương pháp đồ họa trình bày bản vẽ trên autocad

1.1.1 Song chắn rác và lưới chắn rác

a Song chắn rác

Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc có thể đặt tạicác miệng xả trong phân xưởng sản xuất nhằm giữ lại các tạp chất có kíchthước lơn như: nhánh cây, gỗ, lá cây, giấy, nilông, vải vụn và các loại rác khác,đồng thời bảo vệ các công trình và thiết bị phía sau như tránh hỏng bơm, tránhtắc nghẽn đường ống, mương dẫn

Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn rác được chia thành 2 loại:

* Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ: 30 ÷ 200 mm

* Song chắn rác tinh có khoảng cách giữa các thanh từ: 5 ÷ 25 mm

Song chắn rác dùng để giữ lại các chất thải rắn có kích thước lớn trongnước thải để đảm bảo cho các thiết bị và công trình xử lý tiếp theo Kích thướctối thiểu của rác được giữ lại tùy thuộc vào khoảng cách giữa các thanh kimloại của song chắn rác Để tránh ứ đọng rác và gây tổn thất áp lực của dòngchảy người ta phải thường xuyên làm sạch song chắn rác bằng cách cào rác thủcông hoặc cơ giới Tốc độ nước chảy (v) qua các khe hở nằm trong khoảng(0,65m/s ≤ v ≤ 1m/s) Tùy theo yêu cầu và kích thước của rác chiều rộng khe

hở của các song thay đổi

Song chắn rác với cào rác thủ công chỉ dùng ở những trạm xử lý nhỏ cólượng rác < 0,1m3/ng.đ Khi rác tích lũy ở song chắn, mỗi ngày vài lần người

ta dùng cào kim loại để lấy rác ra và cho vào máng có lỗ thoát nước ở đáy rồi

đổ vào các thùng kín để đưa đi xử lý tiếp tục Song chắn rác với cào rác cơgiới

hoạt động liên tục, răng cào lọt vào khe hở giữa các thanh kim loại, cào đượcgắn vào xích bản lề ở hai bên song chắn rác có liên hệ với động cơ điện qua bộphận truyền động.

Khi lượng rác được giữ lại lớn hơn 0,1 m3/ng.đêm và khi dùng song chắnrác cơ giới thì phải đặt máy nghiền rác Rác nghiền đưọc cho vào hầm ủBiogas hoặc cho về kênh trước song chắn Khi lượng rác trên 1 Tấn/ngày.đêmcần phải thêm máy nghiền rác dự phòng Việc vận chuyển rác từ song đến máynghiền phải được cơ giới hóa Tuy nhiên nếu lắp đặt máy nghiền rác trước bểlắng cát nên chú ý là cát sẽ làm mòn các lưỡi dao và sỏi có thể gây kẹt máy

b Lưới chắn rác.

Hình 1.1: Song chắn rác

Lưới chắn rác dùng để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ, thu hồi cácthành phần quý không tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác có kích thước nhỏ.Kích thước mắt lưới từ 0,5 ÷ 1,0 mm

Lưới chắn rác thường được bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quaytròn (hay còn gọi là trống quay) hoặc đật trên các khung hình đĩa

Rác thường được chuyển tới máy nghiền rác, sau khi được nghiền nhỏ, cho

đổ trở lại trước song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân huỷ cặn

1.1.2 Bể lắng cát

Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô, nặmg như: cát, sỏi, mảnh thủytinh, mảnh kim loại, tro, than vụn… nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị màimòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý sau Trong nước thải, bản thân cátkhông độc hại nhưng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của các công trình

và thiết bị trong hệ thống như ma sát làm mòn các thiết bị cơ khí, lắng cặntrong các kênh hoặc ống dẫn, làm giảm thể tích hữu dụng của các bể xử lý vàtăng tần số làm sạch các bể này Vì vậy trong các trạm xử lý nhất thiết phải có

bể lắng cát Bể lắng cát thường được đặt phía sau song chắn rác và trước bểlắng sơ cấp Đôi khi người ta đặt bể lắng cát trước song chắn rác, tuy nhiênviệc đặt sau song chắn có lợi cho việc quản lý bể lắng cát hơn Trong bể lắngcát các thành phần cần loại bỏ lắng xuống nhờ trọng lượng bản thân của chúng

Ở đây phải tính toán thế nào để cho các hạt cát và các hạt vô cơ cần giữ lại sẽlắng xuống còn các chất lơ lửng hữu cơ khác trôi đi Chú ý thời gian lưu tồnnước nếu quá nhỏ sẽ không bảo đảm hiệu suất lắng, nếu lớn quá sẽ có các chấthữu cơ lắng Các bể lắng thường được trang bị thêm thanh gạt chất lắng ởdưới đáy, gàu múc các chất lắng chạy trên đường ray để cơ giới hóa việc xảcặn

Bể lắng cát gồm những loại sau:

− Bể lắng cát ngang: Có dòng nước chuyển động thẳng dọc theo chiều dài của

bể Bể có thiết diện hình chữ nhật, thường có hố thu đặt ở đầu bể

− Bể lắng cát đứng: Dòng nước chảy từ dưới lên trên theo thân bể Nước đượcdẫn theo ống tiếp tuyến với phần dưới hình trụ vào bể Chế độ dòng chảy kháphức tạp, nước vừa chuyển động vòng, vừa xoắn theo trục, vừa tịnh tiến đi lên,trong khi đó các hạt cát dồn về trung tâm và rơi xuống đáy

− Bể lắng cát tiếp tuyến: là loại bể có thiết diện hình tròn, nước thải được dẫnvào bể theo chiều từ tâm ra thành bể và được thu và máng tập trung rồi dẫn rangoài

− Bể lắng cát làm thoáng (Bể lắng cát thổi khí): Để tránh lượng chất hữu cơ lẫntrong cát và tăng hiệu quả xử lý, người ta lắp vào bể lắng cát thông thườngmột dàn thiết bị phun khí Dàn này được đặt sát thành bên trong bể tạo thành

một dòng xoắn ốc quét đáy bể với một vận tốc đủ để tránh hiện tƣợng lắng cácchất hữu cơ, chỉ có cát và các phân tử nặng có thể lắng.

Khi đất thấm tốt (cát, á cát) thì xây dựng sân phơi cát với nền tự nhiên.Nếu là đất thấm nước kém hoặc không thấm nước (á sét, sét) thì phải xây dựngnền nhân tạo Khi đó phải đặt hệ thống ống ngầm có lỗ để thu nước thấmxuống Nước này có thể dẫn về trước bể lắng cát.

1.1.3 Bể tách dầu mỡ

Nước thải của một số xí nghiệp ăn uống, chế biến bơ sữa, các lò mổ, xínghiệp ép dầu thường có lẫn dầu mỡ Các chất này thường nhẹ hơn nước vànổi lên trên mặt nước Nước thải sau xử lí không có lẫn dầu mỡ mới đượcphép cho chảy vào các thủy vực Hơn nữa, nước thải có lẫn dầu mỡ khi vào xử

lí sinh học sẽ làm bít các lỗ hổng ở vật liệu lọc, ở phin lọc sinh học và còn làmhỏng cấu trúc bùn hoạt tính trong aerotank Ngoài cách làm các gạt đơn giảnbằng các tấm sợi quét trên mặt nước, người ta chế tạo ra các thiết bị tách dầu,

mỡ đặt trước dây chuyền công nghệ xử lí nước thải

1.1.4 Bể điều hòa

Là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưulượng và tải lượng dòng vào, đảm bảo hiệu quả của các công trình xử lý sau,đảm bảo đầu ra sau xử lý, giảm chi phí và kích thước của các thiết bị sau này

Có 2 loại bể điều hòa:

− Bể điều hòa lưu lượng

− Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng

Các phương án bố trí bể điều hòa có thể là bể điều hòa trên dòng thải hayngoài dòng thải xử lý Phương án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm đáng

kể dao động thành phần nước thải đi vào các công đoạn phía sau, còn phương

án điều hòa ngoài dòng thải chỉ giảm được một phần nhỏ sự dao động đó Vị trítốt nhất để bố trí bể điều hòa cần được xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý,

và phụ thuộc vào loại xử lý, đặc tính của hệ thống thu gom cũng như đặc tính của nước thải.

− Bể lắng đợt 2: Được đặt sau công trình xử lý sinh học dùng để lắng các cặn visinh, bùn làm trong nước trước khi thải ra nguồn tiếp nhận

Căn cứ vào chiều dòng chảy của nước trong bể, bể lắng cũng được chiathành các loại giống như bể lắng cát ở trên: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bểlắng tiếp tuyến (bể lắng radian)

1.1.6 Bể lọc

Nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách chonước thải đi qua lớp vật liệu lọc, công trình này sử dụng chủ yếu cho một sốloại nước thải công nghiệp

Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thảiđược 60% các tạp chất không hoà tan và 20% BOD, hiệu quả xử lý có thể đạttới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 30-35 % theo BOD bằng các biệnpháp làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ cơ học

Nếu điều kiện vệ sinh cho phép thì sau khi xử lý cơ học nước thải đượckhử và xả lại vào nguồn, nhưng thường thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý

sơ bộ trước khi qua giai đoạn xử lý sinh học

Bể lọc thường làm việc với hai chế độ lọc và rửa lọc Quá trình lọc chỉ ápdụng cho các công nghệ xử lý nước thải tái sử dụng và cần thu hồi một sốthành phần quí hiếm có trong nước thải Các loại bể lọc thường được phânloại như sau:

+ Lọc qua vách lọc

+ Bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt

+ Bể lọc chậm

Phương pháp xử lý hoá học thường được áp dụng để xử lý nước thải côngnghiệp Tuỳ thuộc vào điều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho phép,phương pháp xử lý hoá học có thể hoàn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ làgiai đoạn sơ bộ ban đầu của việc xử lý nước thải.

1.2.1 Phương pháp trung hoà

Nước thải sản xuất của nhiều ngành công nghiệp có thể chứa axit hoặckiềm Để ngăn ngừa hiện tượng xâm thực và để tránh cho quá trình sinh hóa ởcác công trình làm sạch và nguồn nước không bị phá hoại, ta cần phải trunghòa nước thải Trung hòa còn nhằm mục đích tách loại một số ion kim loạinặng ra khỏi nước thải Mặt khác muốn nước thải được xử lý tốt bằng phươngpháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về 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 dịch nước thải

Một số hóa chất dung để trung hòa: CaCO3, CaO, Ca(OH)2, MgO,Mg(OH)2, CaO0.6MgO0.4, (Ca(OH)2)0.6(Mg(OH)2)0.4, NaOH, Na2CO3,

H2SO4, HCl, HNO3, …

Các phương pháp trung hòa bao gồm:

- Trung hòa lẫn nhau giữa nước thải chứa acid và nước thải chứa kiềm

- Trung hòa dịch thải có tinh acid, dùng các loại chất kiềm như: NaOH,KOH, NaCO3, NH4OH, hoặc lọc qua các vật liệu trung hòa như:CaCO3, Dolomit, …

- Đối với dịch thải có tính kiềm thì trung hòa bởi acid hoặc khí acid

Để lựa chọn tác chất thực hiện phản ứng trung hòa, cần dựa vào

các yếu tố:

- Loại acid hay bazơ có trong nước thải và nồng độ của chúng.

Độ hòa tan của các muối được hình thành do kết quả phản ứng hóa học

1.2.2 Phương pháp đông tụ và keo tụ

Trong nước tồn tại nhiều chất lơ lửng khác nhau Các chất này có thể dùngphương pháp xử lý khác nhau tùy vào kích thước của chúng:

 d > 10-4 mm : dùng phương pháp lắng lọc

 d < 10-4 mm : phải kết hợp phương pháp cơ học cùng phương pháp hoáhọc Tức là cho vào các chất tạo khả năng dính kết kéo các hạt lơ lửnglắng theo => gọi là phương pháp keo tụ trong xử lý nước Dùng để làmtrong và khử màu nước thải bằng cách dùng các chất keo tụ (phèn) vàcác chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và keo cótrong nước thải thành những bông có kích thước lớn hơn

Hình 1.2 : Quá trình tạo bông cặn

Phương pháp đông tụ - keo tụ là quá trình thô hóa các hạt phân tán và nhũ tương, độ bền tập hợp bị phá hủy, hiện tượng lắng xảy ra

Sử dụng đông tụ hiệu quả khi các hạt keo phân tán có kích thước 1-100µm Để tạo đông tụ, cần có thêm các chất đông tụ như:

Phèn nhôm: Phèn nhôm Al2(SO4)3.18H2O Độ hòa tan của phèn nhôm trong nước ở 200C là 362 g/l pH tối ưu từ 4.5-8.

Phèn nhôm: cho vào nước chúng phân ly thành Al3+

Al3+ + 3H2O == Al(OH)3 + 3H+

Độ pH của nước ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thuỷ phân:

 pH > 4.5 : không xảy ra quá trình thuỷ phân

 pH = 5.5 – 7.5 : đạt tốt nhất

 pH > 7.5 : hiệu quả keo tụ không tốt

Nhiệt độ của nước thích hợp vào khoảng 20 - 400C, tốt nhất 35-400C Ngoài ra các yếu tố ảnh hưởng khác như: thành phần Ion, chất hữu cơ, liều lượng…

Phèn sắt: Phèn sắt FeSO4.7H2O Độ hòa tan của phèn nhôm trong nước ở 200C là 265 g/l Quá trình đông tụ bằng phèn sắt xảy ra tốt nhất ở

pH >9

Phèn sắt : gồm sắt (II) và sắt (III):

- Phèn Fe (II) : khi cho phèn sắt (II) vào nước thì Fe(II) sẽ bị

thuỷ phân thành Fe(OH)2

Fe2+ + 2H2O == Fe(OH)2 + 2H+

- Trong nước có O2 tạo thành Fe(OH)3

- pH thích hợp là 8 – 9 => có kết hợp với vôi thì keo tụ tốt hơn

- Phèn FeSO4 kỹ thuật chứa 47-53% FeSO4

• Trọng lượng đối với Fe(OH)3 = 2.4; Al(OH)3 =3.6

• Keo sắt vẫn lắng khi nước có ít huyền phù

• Lượng phèn FeCl3 dùng = 1/3 –1/2 phèn nhôm

• Phèn sắt ăn mòn đường ống

1.2.3 Phương pháp điện hoá học

Nhằm phá huỷ các tạp chất độc hại ở trong nước bằng cách oxy hoá điệnhoá trên cực anốt hoặc dùng để phục hồi các chất quý

Cơ sở của sự điện phân gồm hai quá trình: Oxy hóa ở anod và khử ở catod

Xử lý bằng phương pháp điện hóa rất thuận lợi đối với những loại nước thải cólưu lượng nhỏ và ô nhiễm chủ yếu do các chất hữu cơ và vô cơ đậm đặc

1.2.4 Oxy hóa khử

Các chất bẩn trong nước thải công nghiệp chứa các chất bẩn dạng hữu cơ

và vô cơ Dạng hữu cơ bao gồm đam, mỡ đường, các chất chứa phenol, nitơ,

Đó là những chất có thể bị phân huỷ bởi vi sinh có thể xử lý bằng phương phápsinh hoá Nhưng có một số chất có những nguyên tố không thể xử lí đượcbằng phương pháp sinh hoá (đó là những kim loại nặng như đồng, chì, niken,coban, sắt, mangan, crom, ) Vì vậy để xử lý những chất độc hại, người tathường dùng phương pháp hoá học và hoá lý, đặt biệt thông dụng nhất làphương pháp oxy hoá khử

Clo và các chất có chứa Clo hoạt tính là những chất oxy hoá có thể lợidụng để tách H2S, hyđrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua

ra khỏi nước thải

Hyđro peoxit H2O2 là một chất lỏng không màu có thể trộn lẫn với nước

ở bất kỳ tỉ lệ nào H2O2 được dùng để oxy hoá các nitrit, các aldehit, phenol,xyanua, các chất thải chứa lưu huỳnh và các chất nhuộm mạnh

Ngoài chức năng là oxy trong không khí được sử dụng để tách sắt rakhỏi nước cấp, oxy còn sử dụng để oxy hoá sunfua trong nước thải của nhà

máy giấy, chế biến dầu mỏ Quá trình oxy hoá hyđrosunfua thành sunfua lưu huỳnh diễn ra qua các giai đoạn thay đổi hoá trị của lưu huỳnh từ -2 đến -6.

S 2- > S > S 10 O 6 > S 2 O 3 > SO 3 > SO 4

Pyroluzit thường được sử dung để oxy hoá As3+ đến As5+ theo phản ứngsau :

H2AsO2 + MnO2 + H2SO4 = H2AsO4 + MnSO4 + H2O

Khi tăng nhiệt độ sẽ làm tăng mức độ oxy hoá Chế độ oxy hoá tối ưunhư sau: Lượng MnO2 tiêu tốn: MnO2 bằng 4 lần so với lượng tính toán theo lý thuyết : độ axit của nước là 30 – 40 g/l ; nhiệt độ của nước là 700C –

800C Quá trình oxy hoá này thường được tiến hành bằng cách lọc nước thải qua lớp vật liệu MnO2 buộc khuấy trộn nước thải với vật liệu MnO2

Phương pháp này dùng để khử tạp chất nhiễm bẩn, khử màu, khử các vị

lạ có trong nước Quá trình oxy hoá có thể làm sạch nước thải khỏi phenol, sảnxuất dầu mỏ, H2S, các hợp chất Asen, các chất hoạt động bề mặt, xyanua, chấtnhuộm,

Trong xử lý bằng ozon, các hợp chất hữ cơ bị phân huỷ và xảy ra sự khửtrùng đối với nước

Các vi khuẩn bị chết nhanh so với xử lý bằng clo vôi nghìn lần

1.2.5 Phương pháp quang xúc tác

Quá trình quang xúc tác là quá trình kích thích các phản ứng quang hóabằng chất xúc tác, dựa trên nguyên tắc chất xúc tác Cat nhận năng lượng ánhsáng sẽ chuyển sang dạng hoạt hóa * Cat, sau đó * Cat sẽ chuyển năng lượngsang cho chất thải và chất thải sẽ bị biến đổi sang dạng mong muốn Quá trình

có thể tóm tắt như sau:

Cat + năng lượng ánh sáng → * Cat

* Cat + chất thải → * chất thải + Cat

* Chất thải → sản phẩm

Một số chất bán dẫn được sử dụng làm chất quang xúc tác trong đó zinc oxide ZnO, titanium dioxide TiO2, zinc titanate Zn2TiO2, cát biển, CdS là các

2-chất cho hiệu quả cao TiO2 rất hiệu quả trong việc phân hủy chloroform vàurea (Kogo et al 1980), thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ như dimethyl phosphate(Harada et al, 1976) Cyanide (CN-) (10.6 ppm KCH, 0,01 M NaOH) có thể bịphân hủy nhanh chóng trong môi trường có chứa 5% TiO2 và chiếu sáng vớinguồn sáng có bước sóng 350 nm (Carey and Oliver, 1980) Đầu tiên CN- bịoxy hóa thành CNO- Sau đó hàm lượng CNO- giảm dần chứng tỏ nó tiếp tục bịoxy hóa.

Quá trình quang xúc tác xảy ra với bức xạ có bước sóng nhỏ hơn 4200oA tạonên oxy hoạt tính phân hủy hoàn toàn các chất thải hữu cơ thành CO2 và nước(Nemerow và Dasgupta, 1991)

Hình 1.3: Phương pháp quang xúc tác

1.3 Phương pháp xử lý hóa lý

Trong dây chuyền công nghệ xử lý, công đoạn xử lý hóa lý thường được ápdụng sau công đoạn xử lý cơ học Phương pháp xử lý hóa lý bao gồm cácphương pháp hấp phụ, trao đổi ion, trích ly, chưng cất, cô đặc, lọc ngược Phương pháp hóa lý được sử dụng để loại khỏi dịch thải các hạt lơ lửng phântán, các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan, có nhiều ưu điểm như:

+ Loại được các hợp chất hữu cơ không bị oxy hóa sinh học

+ Không cần theo dõi các hoạt động của vi sinh vật

+ Có thể thu hồi các chất khác nhau

+ Hiệu quả xử lý cao và ổn định hơn

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất rắn không tan hoặc tan hoặc lỏng có tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng của chất lỏng làm nền Nếu sự khác nhau về tỉ trọng đủ để tách, gọi là tuyển nổi tự nhiên.

Trong xử lý chất thải tuyển nổi thường được sử dụng đẻ khử các chất lơlửng và nén bùn cặn Ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp lắng

là có thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ nhẹ, lắng chậm trongthời gian ngắn Khicác hạt đã nổi lên bề mặt, chúng có thể được thu gom bằng bộ phận vớt bọt

Phân loại :

1.3.2 Tuyển nổi phân tán không khí bằng thiết bị cơ học.

Các trạm tuyển nổi vói phân tán không khí bằng thiết bị cơ học (tuabinhướng trục) được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực khai khoáng cũng như tronglĩnh vực xử lý nước thải Các thiết bị kiểu này cho phép tạo bọt khí khá nhỏ

1.3.3 Tuyển nổi phân tán không khí bằng máy bơm khí nén (qua các vòi phun, qua các tấm xốp).

 Tuyển nổi phân tán không khí qua các vòi phun: Thường được sử dụng để xử

lý nước thải chứa các tạp chất tan dễ ăn mòn vật liệu chế tạo các thiết bị cơgiới (bơm, tuabin) với các chi tiết chuyển động

 Tuyển nổi phân tán không khí qua tấm xốp, chụp xốp

 Tuyển nổi không khí qua tấm xốp, chụp hút có ưu điểm so với các biện pháptuyển nổi khác, cấu tạo các ngăn tuyển nổi giống như cấu tạo của aeroten, íttốn điện năng, không cần thiết bị cơ giới phức tạp, rất có lợi khi xử lý nướcthải có tính xâm thực cao

 Khuyết điểm của biện pháp tuyển nổi này là: các lỗ của các tấm xốp, chụp xốpchống bị tắt làm tăng tổn thất áp lực, khó chọn vật liệu xốp đáp ứng yêu cầu vềkích thướt các bọt khí

1.3.4 Tuyển nổi với tách không khí từ nước (tuyển nổi chân không ; tuyển nổi không áp; tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí nước).

Biện pháp này được sử dụng rộng rãi với nước thải chứa chất bẩn kíchthướt nhỏ vì nó cho phép tạo bọt khí rất nhỏ Thực chất của biện pháp này làtạo ra một dung dịch (nước thải) bão hoà không khí Sau đó không khí tự tách

ra khỏi dung dịch ở dạng các bọt khí cực nhỏ Khi các bọt khí này nổi lên bề mặt sẽ kéo theo các chất bẩn.

Tuyển nổi với tách không khí từ nước phân biệt thành : tuyển nổi chânkhông, tuyển nổi không áp, tuyển nồi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí - nước

1.3.5 Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học và hoá học.

Khi dòng điện một chiều đi qua nước thải, ở một trong các điện cực (catot)

sẽ tạo ra khí hydro Kết quả nước thải được bão hoà bởi các bọt khí và khi nổilên kéo theo các chất bẩn không tan tạo thành váng bọt bề mặt Ngoài ra nếutrong nước thải chứa các chất bẩn khác là các chất điện phân thì khi dòng điện

đi qua sẽ làm thay đổi thành phần hoá học và tính chất của nước, trạng thái cácchất không tan do có các quá trình điện ly, phân cực, điện chuyển và oxy hoákhử xãy ra

Cường độ của các quá trình này phụ thuộc vào các yếu tố:

 Thành phần hoá học nước thải

 Vật liệu các điện cực (tan hoặc không tan)

 Các thông số của dòng điện : điện thế, cường độ, điện trở suất

Dùng để cô đặc từ bể lắng dợt 1 Cặn từ bể lắng đợt 1 được tập trung vàomột bể đặc biệt vào được đun nóng tới nhiệt độ 35 – 550C trong vài ngày Dosinh vật phát triển làm lên men chất bẩn tạo bọt khí nổi lên, kéo theo cặn cùngnổi lên bề mặt, sau đó gạt vớt lớp bọt Kết quả cặn giảm được độ ẩm tới 80 %

1.3.6 Trích ly

Trong hỗn hợp hai chất lỏng không hoà tan lẫn nhau, bất kỳ một chất thứ

ba nào khác sẽ hoà tan trong hai chất lỏng trên theo quy luật phân bố Như vậytrong nước thải chứa các chất bẩn, nếu chúng ta đưa vào một dung môi vàkhuấy đều thì các chất bẩn đó hoà tan vào dung môi theo đúng quy luật phân

bố đã nói và nồng độ chất bẩn trong nước sẽ giảm đi Tiếp tục tách dung môi rakhỏi nước thì nước thải coi như được làm sạch Phương pháp tách chất bẩnhoà tan như vậy gọi là phương pháp trích ly

Hiệu suất xử lý nước thải tuỳ thuộc vào khả năng phân bố của chất bẩntrong dung môi, giá trị của hệ số phân bố hay khả năng trích ly của dung môi.

Kỹ thuật trích ly có thể tiến hành như sau: cho dung môi vào trong nướcthải và trộn đều cho tới khi đạt trạng thái cân bằng Tiếp đó cho qua bể lắng

Do sự chênh lệch về trọng lượng riêng nên hỗn hợp sẽ phân ra hai lớp và dễtách biệt chúng ra bằng phương pháp cơ học

Nếu trích ly một lần mà không đạt yêu cầu tách chất bẩn ra khỏi nước thảithì phải trích ly nhiều lần Nếu dung môi có tỉ trọng bé hơn tỉ trọng nước thảithì dẫn nước thải từ trên xuống và dung môi từ dưới lên Ngược lại nếu dungmôi có tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng nước thải thì cho nước chuyển động từ dướilên, dung môi từ trên xuống

Phân loại:

Tháp trích ly với vòng đệm được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp

và cho hiệu suất cao Biện pháp này dùng để khử phenol bằng benzen hoặc dầuthan đá hay bằng butylaxetat hoặc bằng ete điisopropyl

Dung môi dẫn vào tháp qua các vòi phun Chiều cao tháp thương lấybằng 6m

Đối với vòi phun, mức độ phân tán dung môi nhờ các vòi phun là yếu tốquyết định Nếu chọn đúng loại vòi phun, kích thướt và điều kiện công tác của

nó có thể đạt được mức độ phân tán cao

Tháp trích ly với đĩa rôto là một tháp trụ, theo chiều cao chia thànhnhiều ngăn bằng các vách có thể trích ly được các chất bẩn dạng nhũ tươngtrong nước thải

Hiệu suất và khả năng vận chuyển cũa thiết bị trích ly này tuỳ thuộc vàokích thướt bên trong: đường kính tháp, đường kính đĩa, đường kính các vòngstato và chiều cao mỗi ngăn

Tháp trích ly kiểu rung tạo ra trong tháp các pha nước – dung môi đượcphân tán và khuấy trộn nhờ chuyển động thẳng, vòng dọc theo trục tháp.

bỏ được với hàm lượng rất nhỏ Thông thường đây là các hợp chất hoà tan

có độc tính cao hoặc các chất có mùi vị và màu khó chịu

Các chất hấp thụ thướng dùng là: than hoạt tính, đất sét hoặc silicagel, keonhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất như xỉ mạ sắt,… Trong số này, than hoạt tính được dùng phổ biến nhất Các chất hữu cơ kim loại nặng và các chất màu dễ bị than hấp thụ Lượng chất hấp thụ này tuỳ thuộcvào khả năng hấp thụ của từng chất và hàm lượng chất bẩn trong nước thải.Các chất hữu cơ có thể bị hấp thụ: phenol, allcyllbenzen, sunfonicacid, thuốcnhuộm, các hợp chất thơm

1.3.9 Chưng bay hơi

Khi chất hữu cơ dễ bay hơi cùng với nước tạo thành hỗn hợp đẳng sôi thìngười ta dùng phương pháp chưng bay hơi để tách các chất đó cùng bay theohơi nước.

Nhiều hỗn hợp đẳng sôi khi ngưng tụ sẽ hình thành các lớp riêng biệt và

do đó dễ dàng tách các chất bẩn ra khỏi dung dịch bão hoà Tuy nhiên nhiều khichúng không hình thành các lớp riêng biệt do độ hoà tan của lớp ngưng vớichất bẩn rất lớn Những hỗn hợp đó vẫn có thể sử dụng trực tiếp hoặc có thể sửdụng sau khi xử lý bằng phương pháp trích ly

1.3.10 Trao đổi ion

Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để xử lý nứơc thải khỏi các kimloại như Zn, Cu, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn, … cũng như các hợp chất của Asen,Photpho, Xyanua và chất phóng xạ

Phương pháp này cho phép thu hồi các kim loại có giá trị và đạt được mức

độ xử lý cao Vì vậy nó là phương pháp để ứng dụng rộng rãi để tách muốitrong xử lý nước cấp và nứơc thải

Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắntrao đồi ion với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau.Các chất này gọi là các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tantrong nước

Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là cáccationit Những chất này mang tính axit Những chất có khả năng hút các ion

âm gọi là anionit và chúng mang tính kiềm Nếu như các ion nào đó trao đổi cảcation và anion thì người ta gọi chúng là các ionit lưỡng tính

Các chất trao đổi tion có thể là các chất vô cơ hay hữu cơ có nguồn gốc

tự nhiên hay tổng hợp nhan tạo Nhóm các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm

có các zeolit, kim loại khoáng chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau, …

- Các chất chứa nhôm silicat loại: Na2O.Al2O3.nSiO2.mH2O

- Các chất florua apatit [Ca5(PO4)3]F và hydroxyt

apatit [Ca5(PO4)3]OH

- Các chất có nguồn gốc từ các chất vô cơ tổng hợp gồm silicagel, permutit (chấtlàm mềm nước) ,

- Các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên gồm axut humic của đất(chất mùn) và than đá, chúng mang tính axit yếu

- Các chất trao đổi ion hữu cơ tổng hợp là các nhựa có bề mặt riêng lớn, chúng lànhững hợp chất cao phân tử Ví dụ, các chất trao đổi cation sunfua RSO3H,trong đó H – ion trái dấu và SO3 – ion nhận điện tử ; hoặc cation cacboxylic :R-COOH ; cation phenolic : R-OH ; cation photpho : R – PO3 - H

Cơ chế trao đổi ion có thể gồm những giai đoạn sau:

- Di chuyển ion A từ nhân của dòng chất thải lỏng tới bề mặt của lớp biên giới màng chất lỏng bao quanh hạt trao đổi ion

- Khuếch tán lớp ion qua lớp biên giới

- Chuyển ion đã qua biên giới phân pha và hạt nhựa trao đổi

- Khuếch tán ion A bên trong hạt nhựa trao đổi tới các nhóm chức năng trao đổi ion

- Phản ứng hoá học trao đổi ion A và B

- Khuếch tán ion B bên trong hạt trao đổi ion tới biên giới phânpha

- Chuyển các ion B qua biên giới phân pha ở bề mặt trong củamàng chất lỏng

- Khuếch tán các ion B qua màng

- Khuếch tán các ion B vào nhân dòng chất lỏng

1.3.11 Tách bằng màng

Màng được định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các phakhác nhau Nó có thể là chất rắn, hoặc một gel (chất keo) trương nở do dungmôi hoặc thậm chí cả một chất lỏng Việc ứng dụng màng để tách các chất, phụthuộc vào độ thấm của các hợp chất đó qua màng

Phân loại:

a Thẩm thấu ngược

 Khái niệm: Thẩm thấu là sự di chuyển tự phát của dung môi từ mộtdung dịch loãng vào một dung dịch đậm đặc qua màng bán thấm Ơtại một áp suất nhất định, sự cân bằng được thiết lập thì áp suất đóđược gọi là áp suất thẩm thấu.

 Cơ chế: Người ta cho rằng nếu như chiều dày của lớp phân tử nước bị hấp phụ bằng hay lớn hơn nửa đường kính mao quản của màng thì dưới tác dụng của áp suất thì chỉ có nước sạch đi qua; mặt dầu kích thứơt của nhiều ion nhỏ hơn kích thướt của phân tử nứơc Các màng hydrat cùa các ion này đã cản trở không cho chúng đi qua mao quản của màng Kích thướt lớp màng hydrat củacác ion khác nhau sẽ khác nhau

 Thiết bị: Để có thể thiết kế một thiết bị thẩm thấu ngược ta cần biếtthành phần và số lượng nước thải, nhiệt độ và áp suất thẩm thấu

b Siêu lọc

 Giống như thẩm thấu ngược, quá trình siêu lọc cũng phụ thuộc vào áp suấtđộng lực và đòi hỏi màng cho phép một số cấu tử thấm qua và giữ lại một sốcấu tử khác Điều khác biệt là ở chỗ siêu lọc thưởng sử dụng để tách dungdịch có khối lượng phân tử bột và có áp suất thẩm thấu nhỏ (ví dụ các vikhuẩn, tinh bột, đất sét, …) Còn thẩm thấu ngược thường được sử dụng đểkhử các chất có khối lượng phân tử thấp và áp suất thẩm thấu cao

 Khi sử dụng kết hợp thẩm thấu ngược và siêu lọc có thể làm đậm đặc và phântách các chất hoà tan hữu cơ và vô cơ trong nước thải Sau quá trình siêu lọcnhận được phần đậm đặc chứa các chất hữu cơ, còn trong quá trình thẩm thấungược sẽ nhận được phần đậm đặc của chất vô cơ

c Thẩm tách và điện thẩm tách

 Phép thẩm tách là quá trình phân tách các chất rắn bằng sử dụng khuếch tánkhông bằng nhau qua màng Tốc độ khuếch tán có liên quan đến gradiennồng độ qua màng

1.4 Phương pháp xử lý sinh học

1.4.1 Sơ lược về các vi sinh vật trong việc xử lý nước thải

 Trong các bể xử lý sinh học các vi khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng đầu vì

nó chịu trách nhiệm phân hủy các thành phần hữu cơ trong nước thải

Trong các bể bùn hoạt tính một phần chất thải hữu cơ sẽ được các vi khuẩnhiếu khí, kị khí và hiếu khí không bắt buộc sử dụng để lấy năng lượng để tổnghợp các chất hữu cơ tạo thành tế bào vi khuẩn mới Vi khuẩn trong bể bùn hoạttính thuộc các giống Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flavobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium và hai loại vi khuẩn nitrát hóa là Nitrosomonas và Nitrobacter Ngoài ra còn có các loại hình sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix và Geotrichum Ngoài các

vi khuẩn các vi sinh vật khác cũng đóng vai trò quan trọng trong các bể bùn

hoạt tính Ví dụ như các nguyên sinh động vật và Rotifer ăn các vi khuẩn làm

cho nước thải đầu ra sạch hơn về mặt vi sinh

 Khi bể xử lý được xây dựng xong và đưa vào vận hành thì các vi khuẩn có sẵntrong nước thải bắt đầu phát triển theo chu kỳ phát triển của các vi khuẩn trongmột mẻ cấy vi khuẩn Trong thời gian đầu, để sớm đưa hệ thống xử lý vào hoạtđộng ổn định có thể dùng bùn của các bể xử lý đang hoạt động gần đó chothêm vào bể mới như là một hình thức cấy thêm vi khuẩn cho bể xử lý Chu kỳphát triển của các vi khuẩn trong bể xử lý bao gồm 4 giai đoạn:

Giai đoạn thích nghi (lag-phase): Xảy ra khi bể bắt đầu đưa vàohoạt động và bùn của các bể khác được cấy thêm vào bể Đây là giai đoạn đểcác vi khuẩn thích nghi với môi trường mới và bắt đầu quá trình phân bào

Giai đoạn tăng trưởng (log-growth phase): Giai đoạn này các tếbào vi khuẩn tiến hành phân bào và tăng nhanh về số lượng Tốc độ phân bàophụ thuộc vào thời gian cần thiết cho các lần phân bào và lượng thức ăn trongmôi trường

Giai đoạn cân bằng (stationary phase): Lúc này mật độ vi khuẩnđược giữ ở một số lượng ổn định Nguyên nhân của giai đoạn này là các chấtdinh dưỡng cần thiết cho quá trình tăng trưởng của vi khuẩn đã bị sử dụng hết,

số lượng vi khuẩn sinh ra bằng với số lượng vi khuẩn chết đi

Giai đoạn chết (log-death phase): Trong giai đoạn này số lượng

vi khuẩn chết đi nhiều hơn số lượng vi khuẩn được sinh ra, do đó mật độ vikhuẩn trong bể giảm nhanh Giai đoạn này có thể do các loài có kích thườc khảkiến hoặc là đặc điểm của môi trường

Hình 1.4: Đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của vi sinh vật trong bể xử lý sinh học

Đồ thị trên chỉ mô tả sự tăng trưởng của một quần thể vi khuẩn đơn độc.Thực tế trong bể xử lý có nhiều quần thể khác nhau và có đồ thị tăng trưởng giống nhau về dạng nhưng khác nhau về thời gian tăng trưởng cũng như

đỉnh của đồ thị Trong một giai đoạn bất kỳ nào đó sẽ có một loài có số

lượng chủ đạo do ở thời điểm đó các điều kiện như pH, oxy, dinh dưỡng,

nhiệt độ phù hợp cho loài đó Sự biến động về các vi sinh vật chủ đạo trong

bể xử lý được biểu diễn như sau:

Hình 1.5: Đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của các vi sinh vật trong bể xử lý sinh học

Trong quá trình thiết kế chúng ta phải tính toán chính xác thời gian tồnlưu của vi khuẩn trong bể xử lý và thời gian này phải đủ lớn để các vi khuẩn cóthể sinh sản được Trong quá trình vận hành, các điều kiện cần thiết cho quátrình tăng trưởng của vi khuẩn (pH, chất dinh dưỡng, nhiệt độ, khuấy trộn )phải được điều chỉnh ở mức thuận lợi nhất cho vi khuẩn

1.4.2 Công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên

1.4.2.1 Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc

Trong nước thải sinh hoạt chứa một hàm lượng N, P, K khá đáng kể.Như vậy, nước thải là một nguồn phân bón tốt có lượng N thích hợp với sựphát triển của thực vật

Tỷ lệ các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải thường là 5:1:2 =N:P:K

Nước thải công nghiệp cũng có thể sử dụng nếu chúng ta loại bỏ cácchất độc hại

Để sử dụng nước thải làm phân bón, đồng thời giải quyết xử lý nướcthải theo điều kiện tự nhiên người ta dùng cánh đồng tưới công cộng và cánhđồng lọc

Nguyên tắc hoạt động : Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới, cánhđồng lọc dựa trên khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm quađất như đi qua lọc, nhờ có oxy trong các lỗ hỏng và mao quản của lớp đất mặt,các VSV hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn Càng sâuxuống, lượng oxy càng ít và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ càng giảmxuống dần Cuối cùng đến độ sâu ở đó chỉ xảy ra quá trình khử nitrat Đã xácđịnh được quá trình oxy hóa nước thải chỉ xảy ra ở lớp đất mặt sâu tới 1.5m.

Vì vậy các cánh đồng tưới và bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi cómực nước nguồn thấp hơn 1.5m so với mặt đất

1.4.2.2 Ao hồ sinh học

Đây là phương pháp xử lý đơn giản nhất và đã được áp dụng từ xưa.Phương pháp này cũng không yêu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu tư ít, chi phí hoạtđộng rẻ tiền, quản lý đơn giản và hiệu quả cũng khá cao Quy trình được tómtắt như sau:

Nước thải → loại bỏ rác, cát, sỏi → Các ao hồ ổn định → Nước đã xử lý

Ao nông 0,3 – 0,5 m có quá trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ chủ yếunhờ các vi sinh vật gồm 2 loại: Hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhântạo

Ao kị khí là loại ao sâu, ít hoặc không có điều kiện hiếu khí Các vi sinhvật kị khí hoạt động sống không cần oxy của không khí Chúng sử dụng oxy từcác hợp chất như nitrat, sulfat Để oxy hóa các chất hữu cơ và các loại rươu

và khí CH4, H2S,CO2,…và khí và nước Chiều sâu của hồ khá lớn khoảng 2 – 6m

Là sự kết hợp hai quá trình song song: phân hủy hiếu khí các chất hữu

cơ hòa tan có đều ở trong nước và phân hủy kị khí (chủ yếu là CH4) cặn lắng ởvùng lắng

Ao hồ tùy nghi được chia làm ba vùng: Lớp trên là vùng hiếu khí, vùnggiữa là vùng kị khi tùy tiện và vùng phía đáy sâu là vùng kị khí

Chiều sâu của hồ khoảng 1 – 1,5 m.

• Hồ ổn định bậc ba.

Nước thải sau khi xử lý cơ bản (bậc II) chưa đạt tiêu chuẩn là nướcsạch để xả vào nguồn thì có thể phải qua xử lý bổ sung (bậc III) Một trong cáccông trình xử lý bậc III là ao hồ ổn định sinh học kết hợp với thả bèo nuôi cá

1.4.3 Các công trình xử lý nhân tạo

Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo có thể kể đến hai quá trình

1.4.3.1 Các công trình xử lý sinh học hiếu khí

Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa sào sự hoạt độngsống của si sinh vật hiếu khí Trong bể Aeroten, các chất lơ lửng đóng vai trò làcác hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành cácbông cặn gọi là bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là các bông cặn có màu nâu sẩmchứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô

số vi khuẩn và vi sinh vật khác Các vi sinh vật đồng hóa các chất hữu cơ cótrong nước thải thành các chất dinh dưỡng cung cấp cho sự sống trong quátrình phát triển vi sinh vật sử dụng các chất để sinh sản và giải phóng nănglượng, nên sinh khối của chúng tăng lên nhanh Như vậy các chất hữu cơ cótrong nước thải được chuyển hóa thành các chất vô cơ như H2O, CO2 khôngđộc hại cho môi trường

Quá trình sinh học hiếu khí có thể diễn ra tóm tắt như sau:

Chất hữu cơ + O2 Vi sinh vật hiếu khí CO2 + H2O + Tế bào mới + Năng lượng