Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng bể lọc hiếu khí sử dụng giá thể sơ dừa kết hợp hồ thủy sinh

Với mong muốn môi trường sống ngày càng được nâng cao, vần đề quản lý nước thải sinh hoạt ngày càng chặt chẽ hơn phù hợp với sự phát triển tất yếu của xã hội và cải thiện được nguồn nước

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG BỂ LỌC HIẾU KHÍ SỬ DỤNG GIÁ THỂ XƠ DỪA KẾT HỢP HỒ THỦY SINH

MÃ SỐ NGÀNH: 111

GVHD : Th.S Lâm Vĩnh Sơn SVTH : Đặng Thị Lê Phương Lớp : 06DSH

MSSV : 106111024

TP.Hồ Chí Minh, Tháng 07 năm 2010

Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1 Lý do chọn đề tài 1.2 Phạm vi nghiên cứu 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

Chương 3

TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SINH HỌC HIẾU KHÍ VÀ ĐẶC TÍNH THỰC VẬT THỦY SINH TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

3.1 Tổng quan về quá trình sinh học hiếu khí

3.2 Tổng quan về quá trình lọc sinh học

3.3 Tổng quan về đặc tính của thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải

3.4 Vi sinh vật trong xử lý nước thải

Chương 4

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

CỨU MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM

4.1 Giá thể làm từ xơ dừa 4.2 Đặc tính của thực vật thủy sinh (bèo Lục Bình) 4.3 Hệ thống mô hình xử lý

Chương 5

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

5.1 Kết quả chạy mô hình lọc sinh học sử dụng giá thể xơ dừa 5.2 Kết quả chạy mô hình hồ thủy sinh

TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

KHOA: MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC  oOo

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên : ĐẶNG THỊ LÊ PHƯƠNG MSSV: 106111024 Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Lớp: 06DSH

1 Tên đề tài Đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng bể lọc hiếu khí sử dụng giá thể xơ dừa kết hợp hồ thủy sinh” 2 Nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp: - Tổng quan về ô nhiễm môi trường do nước thải sinh hoạt và các phương pháp xử lý - Tổng quan về các quá trình sinh học hiếu khí trong xử lý nước thải - Lấy mẫu phân tích các chỉ số: pH, COD, SS, P tổng, N tổng - Chạy mô hình bể lọc lọc hiếu khí và mô hình hồ thủy sinh - Xác định hiệu quả xử lý hai mô hình thông qua các chỉ tiêu phân tích - Đề xuất công nghệ xử lý 3 Ngày giao Đồ án tốt nghiệp: 05/04/2010 4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 28/06/2010 5 Họ tên giáo viên hướng dẫn: Th.S Lâm Vĩnh Sơn Phần hướng dẫn: Toàn bộ

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

Ngày tháng năm 2010 CHỦ NHIỆM KHOA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PHẦN DÀNH CHO KHOA Người duyệt ( chấm sơ bộ ):

Đơn vị:

Ngày bảo vệ:

Điểm tổng kết:

Nơi lưu trữ Đồ án tốt nghiệp:

MỤC LỤC

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp ii

Lời cảm ơn iii

Mục lục iv

Danh mục chữ viết tắt ix

Danh mục các bảng …x

Danh mục các hình vẽ xii

Chương 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Phạm vi nghiên cứu 1

1.3 Mục tiêu đề tài 2

1.4 Nội dung nghiên cứu 2

1.5 Phương pháp nghiên cứu 3

1.5.1 Phương pháp luận 3

1.5.2 Phương pháp cụ thể 3

1.6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 4

1.6.1 Ý nghĩa khoa học 4

1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn 4

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 5

2.1 Nước thải sinh hoạt 5

2.1.1 Nguồn gốc 5

2.1.2 Thành phần tính chất nước thải 6

2.1.3 Tác hại đến môi trường 7

2.2 Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt 8

2.2.1 Phương pháp xử lý cơ học 8

2.2.1.1 Song chắn rác 9

2.2.1.2 Thiết bị nghiền rác 9

2.2.1.3 Bể lắng cát 9

2.2.1.4 Bể lắng 10

2.2.1.5 Bể tách dầu mỡ 11

2.2.1.6 Bể điều hòa 11

2.2.2 Phương pháp xử lý hóa học 12

2.2.2.1 Keo tụ ( Đông tụ - Tủa bông) 12

2.2.2.2 Trung hòa 13

2.2.2.3 Hấp phụ 13

2.2.2.4 Tuyển nổi 14

2.2.2.5 Oxy hóa khử 14

2.2.2.6 Trao đổi ion 15

2.2.3 Phương pháp sinh học 16

2.2.3.1 Công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên 16

a Cánh đồng tưới và bãi lọc 17

b Hồ sinh học 17

2.2.3.2 Công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo 18

a Bể lọc sinh học 18

b Bể Aeroten 19

c Bể sinh học theo mẻ SBR 20

d Tổ hợp đĩa quay sinh học (RBC) 21

e Bể UASB 21

2.2.4 Phương pháp xử lý bùn cặn 22

2.2.4.1 Sân phơi bùn 22

2.2.4.2 Máy lọc cặn chân không 23

2.2.4.3 Máy lọc ép băng tải 23

2.2.4.4 Máy ép cặn chân không 24

2.2.5 Phương pháp khử trùng 24

Chương 3: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SINH HỌC HIẾU KHÍ VÀ ĐẶC TÍNH THỰC VẬT THỦY SINH TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 26

3.1 Tổng quan về quá trình sinh học hiếu khí 26

3.1.1 Định nghĩa 26

3.1.2 Phân loại 26

3.1.3 Các quá trình sinh học hiếu khí trong xử lý nước thải 27

3.1.3.1 Sinh trưởng lơ lửng – bùn hoạt tính 27

3.1.3.2 Sinh trưởng bám dính – màng sinh học 28

3.2 Tổng quan về quá trình lọc sinh học 29

3.2.1 Định nghĩa 29

3.2.2 Phân loại 30

3.2.3 Cấu tạo và hoạt động của màng vi sinh vật 30

3.2.3.1 Cấu tạo màng vi sinh vật 30

3.2.3.2 Quá trình tiêu thụ cơ chất làm sạch nước 32

3.2.3.3 Quá trình sinh trưởng, phát triển và suy thoái của màng VSV 34

3.2.4 Động học của quá trình lọc sinh học hiếu khí 35

3.2.4.1 Động học phản ứng trong màng vi sinh vật 35

3.2.4.2 Phương trình động học thực nghiệm của Eckenfelder 36

3.3 Tổng quan về thực vật thủy sinh 38

3.3.1 Các loại thực vật thủy sinh chính 38

3.3.2 Quá trình chuyển hóa của thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải 39

3.3.3 Phương pháp ứng dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải 40

3.4 Vi sinh vật trong xử lý nước thải 41

3.4.1 Khái niệm 41

3.4.2 Vi sinh vật của quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí 42 3.4.2.1 Vi khuẩn 43

3.4.2.2 Nấm men 45

3.4.2.3 Tảo 45

3.4.2.4 Một số nguyên sinh động vật (Protozoa) 46

3.4.3 Vi sinh vật của quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí 49

3.4.4 Các dạng trao đổi chất của vi sinh vật 53

3.4.5 Sự tăng trưởng của vi sinh vật 54

3.4.5.1 Sự tăng trưởng của vi sinh vật về số lượng 54

3.4.5.2 Sự tăng trưởng của vi sinh vật về khối lượng (sinh khối) 55

3.4.6 Các yếu tố ảnh hưởng 56

Chương 4 : VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH THÍ

NGHIỆM 58

4.1 Giá thể làm từ xơ dừa 58

4.1.1 Đặc tính của giá thể 58

4.1.2 Quy trình tiến hành tạo giá thể từ xơ dừa 59

4.2 Đặc tính của thực vật thủy sinh (bèo Lục Bình) 59

4.3 Hệ thống mô hình xử lý 60

4.3.1 Mô hình lọc sinh học 61

4.3.1.1 Mục đích 61

4.3.1.2 Cấu tạo của bể lọc sinh học 61

4.3.1.3 Vận hành mô hình 63

a Giai đoạn chuẩn bị 63

b Vận hành mô hình thí nghiệm 64

c Cách xác định các thông số động học 65

4.3.2 Mô hình hồ thủy sinh 68

Chương 5: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 70

5.1 Kết quả chạy mô hình lọc sinh học sử dụng giá thể xơ dừa 70

5.1.1 Giai đoạn chạy thích nghi 70

5.1.2 Giai đoạn chạy xử lý 72

5.1.2.1 Tải trọng 24h 72

5.1.2.2 Tải trọng 12h 74

5.1.2.3 Tải trọng 8h 76

5.1.2.4 Tải trọng 6h 77

5.1.2.5 Tải trọng 4h 79

5.1.2.6 Tải trọng 2h 80

5.1.2.7 So sánh hiệu quả xử lý COD với các tải trọng khác nhau 82

5.1.3 Xác định các thông số động học 83

5.1.4 Ứng dụng các thông số thực nghiệm 86

5.2 Kết quả chạy mô hình hồ thủy sinh 89

5.2.1 Kết quả tổng hợp các chỉ tiêu nước thải đầu ra hồ thủy sinh 89

5.2.2 Giá trị pH qua các lần xử lý 90

50 cm

5.2.3 Hiệu quả xử lý COD 90

5.2.4 Hiệu quả xử lý Nitơ tổng 92

5.2.5 Hiệu quả xử lý Phốtpho tổng 93

5.2.6 Giá trị SS qua các lần xử lý 95

Chương 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97

6.1 Kết luận 97

6.2 Kiến nghị và đề xuất công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO xiv

PHỤ LỤC xv

-

Em xin chia sẻ niềm vui to lớn này với Ba - Mẹ, Anh - Chị trong gia đình, cảm

ơn gia đình mình đã dành cho con tình yêu thương và nguồn động viên to lớn Con luôn khắc ghi trong lòng!

Em xin gởi lời cảm ơn đầu tiên đến quý Thầy, Cô trong Khoa Môi Trường & Công Nghệ Sinh Học của Trường Đại Học Kỷ Thuật Công Nghệ TP HCM đã tận tình trao dồi những kiến thức bổ ích trong suốt quá trình học tập cũng như động viên góp ý giúp cho em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn Th.S Lâm Vĩnh Sơn, thầy hướng dẫn cho em vì sự hướng dẫn hết lòng tận tâm và những kiến thức quý báu của Thầy mà em may mắn nhận được Em chân thành ghi tâm!

Trong suốt thời gian thực hiện đồ án ở phòng thí nghiệm Khoa Môi trường & Công Nghệ Sinh Học của Trường Đại Học Kỷ Thuật Công Nghệ Tp HCM, em luôn tạo mọi điều kiện thuân lợi bên cạnh những hổ trợ nhiệt tình từ phía các Thầy Cô phụ trách phòng thí nghiệm giúp em đạt được những kết quả tốt nhất Em xin chân thành cảm ơn!

Em xin chân thành cảm ơn đến sự giúp đỡ bạn bè, những người luôn giúp cho

em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này

Vì thời gian có hạn và còn hạn chế về mặt kiến thức và kinh nghiệm thực tiển,

đồ án còn thiếu sót Rất mong được sự đóng góp và phê bình của quý Thầy Cô cho

đồ án của em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin chúc toàn thể quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè luôn luôn mạnh khỏe, hạnh phúc và thành đạt

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Tp HCM, Tháng 07 năm 2010

Chương 1: MỞ ĐẦU

1.1 Lý do chọn đề tài

Việt Nam đang chuyển mình hòa nhập vào nền kinh tế thế giới, do đó quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa không ngừng phát triển, và kết quả là kéo theo đô thị hóa Dân số tăng nhanh nên các khu dân cư tập trung dần được quy hoạch và hình thành Nước thải sinh hoạt là sản phẩm trong quá trình sinh hoạt của con người Ô nhiễm nguồn nước do tác động của nước thải sinh hoạt đang là vấn đề bức xúc hiện nay Bên cạnh đó vấn đề xử lý nước thải trước khi thải ra sông rạch chưa được áp dụng rộng rãi và hiệu quả Hậu quả là nguồn nước mặt bị ô nhiễm và nguồn nước ngầm cũng dần ô nhiễm theo, tình trạng ngập nước trên các tuyến đường, nước thải chảy tràn lan qua hệ thống sông ngòi, kênh rạch…ảnh hưởng đến cảnh quan môi trường và cuộc sống của chúng ta Việc bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn nước để cung cấp cho các hoạt động sinh hoạt và sản xuất, đáp ứng nhu cầu hiện tại và thỏa mãn nhu cầu của tương lai

Hiện nay, việc quản lý nước thải trong đó có nước thải sinh hoạt là một vấn đề cấp thiết của các nhà quản lý môi trường trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng Vì vậy, cần có hệ thống thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt nhằm cải thiện môi trường và phát triển theo hướng bền vững

Với mong muốn môi trường sống ngày càng được nâng cao, vần đề quản lý nước thải sinh hoạt ngày càng chặt chẽ hơn phù hợp với sự phát triển tất yếu của xã hội và cải thiện được nguồn nước đang bị suy thoái nên đề tài: “ Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp lọc hiếu khí sử dụng xơ dừa làm giá thể kết hợp hồ thủy sinh” được hình thành

1.2 Phạm vi nghiên cứu

Thời gian nghiên cứu: từ ngày 05/04/2010 đến ngày 28/06/2010

Tìm hiểu thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt để từ đó đưa ra phương pháp xử lý hiệu quả nhất

Nghiên cứu tính chất của giá thể xơ dừa và đặc tính của một số loại thực vật thủy sinh có khả năng xử lý nước thải

1.3 Mục tiêu đề tài

Đồ án được thực hiện nhằm tìm hiểu mức độ xử lý ô nhiễm hữu cơ trong nước thải sinh hoạt mà cụ thể là lấy chỉ số SS, COD là chỉ số khảo sát hiệu quả xử lý nước thải qua bể lọc hiếu khí sử dụng xơ dừa làm giá thể Bên cạnh đó đồ án cũng khảo sát hiệu quả xử lý nước thải qua hồ thủy sinh thông qua các chỉ tiêu COD, N tổng, P tổng Ngoài ra, đồ án còn khảo sát các chỉ số phụ pH, SS, coliform tổng làm cơ sở

để điều chỉnh và vận hành mô hình xử lý theo cách tốt nhất

1.4 Nội dung nghiên cứu

Đồ án bao gồm các nội dung nghiên cứu chính sau:

 Tìm hiểu về nguồn gốc, thành phần và đặc tính của nước thải sinh hoạt

 Tìm hiểu tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt: phương pháp cơ học, phương pháp hóa học, phương pháp sinh học

 Tìm hiểu các thông tin khoa học về VSV trong xử lý nước thải theo công nghệ hiếu khí bao gồm: chủng loại VSV, quá trình sinh trưởng và phát triển, các điều kiện cần thiết cho sự phát triển của chúng

 Tìm hiểu về công nghệ xử lý nước thải theo phương pháp sinh trưởng kết bám hiếu khí

 Thu thập các thông tin liên quan đến xơ dừa và một số loại thực vật có các đặc tính phù hợp với kỷ thuật xử lý nước thải

 Xây dựng mô hình thí nghiệm: vật liệu, kích thước, chi tiết cấu tạo và sơ đồ

hệ thống thí nghiệm

 Các bước tiến hành thí nghiệm, ghi nhận các thông số khảo sát

 Thống kê kết quả, tính toán hiệu suất xử lý và nhận xét khả năng xử lý qua bể lọc sinh học và hồ thủy sinh

 Kết luận và đưa ra quan điểm về đồ án

1.5 Phương pháp nghiên cứu

1.5.1 Phương pháp luận

Thành phần chính của nước thải sinh hoạt chứa một lượng lớn các chất hữu cơ

dễ bị phân hủy (hydratcacbon, protein, chất béo), các chất vô cơ dinh dưỡng (phốtphat, nitơ), cùng với vi khuẩn (có thể cả VSV gây bệnh), trứng giun, sán.v.v… Nếu không được xử lý trước khi thải bỏ thì khả năng gây ô nhiễm môi trường là rất lớn

1.5.2 Phương pháp cụ thể

Đề tài đã sử dụng những phương pháp sau:

 Phương pháp thực tế: Thu thập, xử lý và tổng hợp các tài liệu cần thiết có liên quan đến đề tài

 Phương pháp kế thừa: Trong quá trình thực hiện đã tham khảo các đề tài có liên quan đã thực hiện

 Phương pháp khảo sát: tính chất, thành phần nước thải, đặc điểm lý, hoá, sinh của nước thải đầu vào

 Phương pháp xây dựng mô hình mô phỏng ở qui mô phòng thí nghiệm, vận hành mô hình để xử lý nước thải

 Phương pháp phân tích: các thông số được phân tích theo phương pháp chuẩn (APHA, AWWA, TCVN 2000 và Standard Methods) Các thông số đo và phương pháp phân tích được trình bày trong bảng sau

Bảng 1.1 Các thông số và phương pháp phân tích

COD Phương pháp đun kín (K2Cr2O7 Closed flux)

Photpho tổng Phương pháp SnCl2 cho Orthophosphate, so màu bằng

máy quang phổ kế hấp thu ( Spetrophotometer) Coliform

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ

Khối lượng nước thải của một cộng đồng dân cư phụ thuộc vào:

- Quy mô dân số

- Tiêu chuẩn cấp nước

- Khả năng và đặc điểm của hệ thống thoát nước

- Loại hình sinh hoạt

Đặc tính chung của NTSH thường bị ô nhiễm bởi các chất cặn bã hữu cơ, các chất hữu cơ hoà tan (thông qua các chỉ tiêu BOD5, COD), các chất dinh dưỡng (nitơ phospho), các vi trùng gây bệnh (Ecoli, coliform…)

Mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào:

- Lưu lượng nước thải

- Tải trọng chất bẩn tính theo đầu người

Mà tải trọng chất bẩn tính theo đầu người phụ thuộc vào:

- Mức sống, điều kiện sống và tập quán sống

- Điều kiện khí hậu

2.1.2 Thành phần tính chất nước thải

Mức độ cần thiết xử lý nước thải phụ thuộc:

- Nồng độ bẩn của nước thải

- Khả năng tự làm sạch của nguồn tiếp nhận

- Yêu cầu về mặt vệ sinh môi trường

Để lựa chọn công nghệ xử lý và tính toán thiết kế các công trình đơn xử lý nước thải trước tiên cần phải biết thành phần tính chất của nước thải

Thành phần tính chất của nước thải chia làm hai nhóm chính:

- Thành phần vật lý

- Thành phần hoá học

 Thành phần vật lý: Biểu thị dạng các chất bẩn có trong nước thải ở các

kích thước khác nhau được chia thành ba nhóm

 Nhóm 1: Gồm các chất không tan chứa trong nước thải dạng thô (vải, giấy,

lá cây, cát, da, lông…) ở dạng lơ lửng ( > 10-1mm) và ở dạng huyền phù, nhũ tương ( = 10-1 – 10-4mm)

 Nhóm 2: Gồm các chất bẩn dạng keo ( = 10-4– 10-6mm)

 Nhóm 3: Gồm các chất bẩn ở dạng hoà tan có  < 10-6mm, chúng có thể ở dạng ion hay phân tử

 Thành phần hoá học: Biểu thị dạng các chất bẩn trong nước thải có các tính chất hoá học khác nhau, được chia làm ba nhóm:

 Thành phần vô cơ: cát, sét, xỉ, axít vô cơ, các ion muối phân ly… (chiếm khoảng 42% đối với NTSH)

 Thành phần hữu cơ: các chất có nguồn gốc từ động vật, thực vật cặn bã bài tiết… (chiếm khoảng 58%)

+ Các chất chứa nitơ

+ Các hợp chất nhóm hyđrocacbon: mỡ, xà phòng, cellulese…

+ Các hợp chất có chứa phospho, lưu huỳnh

 Thành phần sinh học: nấm men, nấm mốc, tảo, vi khuẩn…

Bảng 2.1: Thể hiện thành phần tương đối của NTSH trước và sau xử lý BOD và chất rắn lơ lửng là hai thông số quan trọng nhất được sử dụng để xác định đặc tính của NTSH Quá trình xử lý lắng đọng ban đầu có thể giảm được khoảng 50% chất rắn lơ lửng và 35% BOD

Bảng 2.1: Thành phần tương đối của nước thải sinh hoạt bình thường

Thành phần chất thải Trước khi

lắng đọng

Sau khi lắng đọng

Sau khi xử lý sinh học

(Nguồn: wastewater engineering treatment, disposal.Metcalf và Eddy, 1991)

Chất hữu cơ trong NTSH đặc trưng có thể phân huỷ sinh học có thành phần 50% hydrocacbon, 40% protein và 10% chất béo Độ pH dao động trong khoảng 6,5 – 8,0 trong nước thải có khoảng 20% - 40% vật chất hữu cơ không phân huỷ sinh học

(Theo:Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Tính toán và thiết kế công trình – Lâm Minh Triết)

2.1.3 Tác hại đến môi trường

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

 COD, BOD: sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và gây thiếu hụt 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 huỷ yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4,… làm cho nước có mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trường

 SS: lắng đọng ở nguồn tếp nhận, gây điều kiện yếm khí

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

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

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

 Màu: mất mỹ quan

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

2.2 Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt

Các phương pháp sử dụng để xử lý nước thải phụ thuộc vào các tính chất vật lý, hóa học và sinh học của nước thải, do đó về bản chất kỹ thuật xử lý nước thải được chia làm ba nhóm chính: lý học (cơ học), hóa học, sinh học

2.2.1 Phương pháp xử lý cơ học

Xử lý cơ học là giai đoạn không thể thiếu trong các hệ thống xử lý nước thải Phương pháp cơ học là nhằm loại bỏ các hợp chất không tan ra khỏi nước thải Nó là bước ban đầu nhằm chuẩn bị cho các giai đoạn xử lý sau đó diễn ra thuận lợi và ổn định hơn Trong giai đoạn này thường có các công trình đơn vị như: song chắn rác hoặc lưới chắn rác, máy nghiền rác, bể lắng, bể điều hòa…

Xử lý cơ học nhằm mục đích:

 Tách các chất không hòa tan, những vật chất có kích thước lớn như nhánh cây, gỗ, nhựa, lá cây, giẻ rách, dầu mỡ…ra khỏi nước thải

 Loại bỏ cặn nặng như sỏi, thủy tinh, cát…

 Điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải

 Nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lí tiếp theo

Hình 2.1: Song chắn rác

2.2.1.2 Thiết bị nghiền rác

Có thể được dùng thay cho song chắn rác, được dùng để nghiền, cắt rác thành các mảnh nhỏ hơn và có kích thước đều hơn, ngăn cho rác không bám chặt lại, không cần tách rác ra khỏi dòng thải Rác vụn này sẽ được giữ lại ở các công trình phía sau như bể lắng cát, bể lắng đợt một

2.2.1.3 Bể lắng cát

Trên công trình xử lý nước thải, việc cát lắng lại trong bể lắng gây khó khăn cho công tác lấy cặn Ngoài ra trong cặn có cát thì có thể làm cho các ống dẫn bùn

của các bể lắng không hoạt động được, máy bơm chóng hỏng Đối với bể mêtan và

bể lắng hai vỏ thì cát là một chất thừa, do đó xây dựng các bể lắng cát trên các trạm

xử lý khi lưu lượng nước thải lớn hơn 100 m3/ngày đêm thì cần thiết Trong bể lắng cát thường giữ các hạt có độ lớn thủy lực U> 24,2 mm/s chiếm gần 60% tổng số Có

ba loại bể lắng cát

+ Bể lắng cát ngang nước chảy thẳng hoặc vòng

+ Bể lắng cát đứng nước dâng từ dưới lên

+ Bể lắng cát nước chảy xoắn ốc

Lượng cát giữ lại ở bể lắng cát phụ thuộc vào các yếu tố: loại hệ thống thoát nước, tổng chiều dài mạng lưới, điều kiện sử dụng, tốc độ nước chảy, thành phần và tính chất nước thải… đối với bể lắng cát ngang và tiếp tuyến lấy bằng 0,02l/người/ngày đêm; độ ẩm trung bình 60%, khối lượng riêng 1,5 tấn/m3 (đối với

hệ thống thoát nước riêng rẽ)

Hình 2.2: Bế lắng cát ngang

Cấu tạo bể lắng ngang: 1 Đường dẫn nước thải vào; 2 Buồng lắng; 3 Đường

dẫn nước thải ra; 4 Hố tập trung bùn

2.2.1.4 Bể lắng

Bể lắng dùng để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước Các chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ lửng nhẹ hơn sẽ tiếp tục theo dòng nước đến các công trình xử lý tiếp theo Có thể dùng những thiết bị thu gom và vận chuyển các chất lắng và nổi tới công trình xử lý cặn

 Dựa vào chức năng, vị trí có thể chia bể lắng thành các loại: bể lắng đợt một đặt trước công trình xử lý sinh học và bể lắng đợt hai sau công trình xử lý sinh học

 Dựa vào nguyên tắc hoạt động, có thể chia ra các loại bể lắng như: bể lắng hoạt động gián đoạn hoặc bể lắng hoạt động liên tục

 Dựa vào cấu tạo có thể chia bể lắng thành các loại: bể lắng đứng, bể lắng li tâm…

Số lượng cặn tách ra khỏi nước thải trong các bể lắng phụ thuộc vào nồng độ

ô nhiễm bẩn ban đầu, đặc tính riêng của cặn (hình dạng, kích thước, trọng lượng riêng, vận tốc rơi…) và thời gian lưu nước trong bể

2.2.1.5 Bể tách dầu mỡ

Trong nhiều loại nước thải có chứa dầu mỡ (kể cả dầu khoáng vô cơ) Đó là những chất nổi chúng sẽ gây ảnh hưởng xấu đến các công trình thoát nước (mạng lưới và các công trình xử lý) và nguồn tiếp nhận nước thải

Vì vậy người ta phải thu hồi những chất này trước khi thải vào hệ thống thoát nước sinh hoạt và sản xuất Chất mỡ sẽ bít kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong

bể sinh học, cánh đồng tưới, cách đồng lọc Chúng sẽ phá huỷ cấu trúc bùn hoạt tính trong bể aerotank, gây khó khăn trong quá trình lên men…

2.2.1.6 Bể điều hòa

Bể điều hòa được dùng để duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý

ổn định, khắc phục được những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng của nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học Bể điều hòa có thể được phân loại như sau:

 Bể điều hòa lưu lượng

 Bể điều hòa nồng độ

 Bể điều hòa cả lưu lượng và nồng độ Trường hợp khi mức độ cần thiết làm sạch nước thải không cao lắm và các điều kiện vệ sinh cho phép thì phương pháp lý học giữ vai trò chính trong trạm xử lý

Trong các trường hợp khác phương pháp xử lý lý học chỉ là giai đoạn làm sạch sơ bộ trước khi xử lý sinh học

2.2.2 Phương pháp xử lý hóa học

Là phương pháp dùng các phản ứng hoá học để chuyển các chất ô nhiễm thành các chất ít ô nhiễm hơn, chất ít ô nhiễm thành các chất không ô nhiễm Ví dụ như dùng các chất ôxy hoá như ozone, H2O2, O2, Cl2… để oxy hoá các chất hữu cơ,

vô cơ có trong nước thải Phương pháp này giá thành xử lý cao nên có hạn chế sử dụng Thường chỉ sử dụng khi trong nước thải tồn tại các chất hữu cơ, vô cơ khó phân huỷ sinh học Thường áp dụng cho các loại nước thải như: nước thải rò rỉ rác, nước thải dệt nhuộm, nước thải giấy

Một số nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt cũng áp dụng phương pháp hoá học

để đưa vào quy trình xử lý, vì phương pháp sẽ tăng cường hiệu quả xử lý sinh học

2.2.2.1 Keo tụ ( Đông tụ - Tủa bông)

Đông tụ và tủa bông là một công đoạn của quá trình xử lý nước thải, mặc dù chúng là hai quá trình riêng biệt nhưng chúng không thể tách rời nhau

Vai trò của quá trình đông tụ và kết bông nhằm loại bỏ huyền phù, chất keo có trong nước thải

Đông tụ: Là phá vỡ tính bền vững của các hạt keo, bằng cách đưa thêm chất phản ứng gọi là chất đông tụ

Kết bông: Là tích tụ các hạt “đã phá vỡ độ bền” thành các cụm nhỏ sau đó kết thành các cụm lớn hơn và có thể lắng được gọi là quá trình kết bông Quá trình kết bông có thể cải thiện bằng cách đưa thêm vào các chất phản ứng gọi là chất trợ kết bông

Các hạt lơ lửng trong nước đều mang điện tích âm hoặc dương Các hạt có nguồn gốc silic và các hợp chất hữu cơ mang điện tích âm, các hạt hiđroxit sắt và hidroxit nhôm mang điện tích dương Khi thế điện động của nước bị phá vỡ, các hạt mang điện tích này sẽ liên kết lại với nhau thành các tổ hợp các phần tử, nguyên tử hay các ion tự do Các tổ hợp này chính là các hạt bông keo Có hai loại bông keo là: loại ưa nước và loại kỵ nước Loại ưa nước thường ngậm thêm các vi khuẩn, vi

rút…, loại kỵ nước đóng vai trò chủ yếu trong công nghệ xử lý nước nói chung và xử

lý nước thải nói riêng

Các chất đông tụ thường dùng trong mục đích này là các muối sắt hoặc muối nhôm hoặc hỗn hợp của chúng Các muối nhôm gồm có: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al(OH)5Cl, KAl(SO4).12H2O, NH4Al(SO4).12H2O Trong đó phổ biến nhất là:

Al2(SO4)3.18H2O vì chất này hòa tan tốt trong nước, giá rẻ và hiệu quả đông tụ cao ở

pH = 5.0 – 8.5

Trong quá trình tạo thành bông keo của hiđroxit nhôm hoặc sắt người ta thường dùng thêm chất trợ đông tụ Các chất trợ đông tụ này là tinh bột, dextrin, các ete, xenlulozơ, hiđroxit silic hoạt tính… với liều lượng từ 1 – 5mg/l Ngoài ra người

ta còn dùng các chất trợ đông tụ tổng hợp Chất thường dùng nhất là pholyacrylamit Việc dùng các chất trợ này làm giảm liều lượng các chất đông tụ, giảm thời gian quá trình đông tụ và nâng cao được tốc độ lắng của các bông keo

2.2.2.2 Trung hòa

Phương pháp trung hoà chủ yếu được dùng trong nước thải công nghiệp có chứa kiềm hay axit Để tránh hiện tượng nước thải gây ô nhiễm môi trường xung quanh thì người ta phải trung hoà nước thải, với mục đích là làm lắng các muối của kim loại nặng xuống và tách chúng ra khỏi nước thải

Quá trình trung hoà trước hết là phải tính đến khả năng trung hoà lẫn nhau giữa các loại nước thải chứa axit hay kiềm hay khả năng dự trữ kiềm của nước thải Trong thực tế hỗn hợp nước thải có pH = 6,5 – 8,5 thì nước đó được coi là đã trung hoà

Một số hóa chất thường dùng để trung hòa là: CaCO3, CaO, Ca(OH)2, MgO, Mg(OH)2, NaOH, HCl, H2SO4,

Nước thải thường có những giá trị pH khác nhau Muốn nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học thì phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH

2.2.2.3 Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ dùng để loại hết các chất bẩn hoà tan vào nước mà phương pháp xử lý sinh học cùng các phương pháp khác không thể loại 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 rất khó chịu

Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keo nhôm, một số chất tổng hợp khác và một số chất thải trong sản xuất như xỉ tro, xi

mạ sắt trong số này, than hoạt tính thường được dùng phổ biến nhất Các chất hữu

cơ, kim loại nặng và các chất màu dễ bị than hấp phụ Lượng chất hấp phụ tuỳ thuộc vào khả năng của từng loại chất hấp phụ và hàm lượng chất bẩn có trong nước Phương pháp này có thể hấp phụ 58 – 95% các chất hữu cơ màu Các chất hữu cơ có thể bị hấp phụ là phenol, Alkylbenzen, sunfonic axit, thuốc nhuộm và các chất thơm

2.2.2.4 Tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi này dựa trên nguyên tắc: các phần tử phân tán trong nước có khả năng tụ lắng kém, nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt nước Sau đó người ta tách các bọt khí đó ra khỏi nước Thực chất quá trình này là tách bọt hoặc làm đặc bọt Trong một số trường hợp quá trình này cũng được dùng để tách các hóa chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt Quá trình này được thực hiện nhờ thổi không khí thành bọt nhỏ vào trong nước thải Các bọt khí dính các hạt lơ lửng và nổi lên trên mặt nước Khi nổi lên các bọt khí tập hợp thành một tập hợp thành các lớp bọt chứa nhiều chất bẩn Tuyển nổi có thể đặt ở giai đoạn

xử lý sơ bộ (bậc 1) trước khi sử lý cơ bản (bậc 2) Bể tuyển nổi có thể thay thế cho

bể lắng, trong dây chuyền nó có thể đứng trước hoặc sau bể lắng, đồng thời có thể ở giai đoạn xử lý bổ sung hay triệt để cấp ba sau xử lý cơ bản

Có hai hình thức tuyển nổi:

+ Sụt khí ở áp lực khí quyển gọi tuyển nổi bằng không khí

+ Bão hòa không khí ở áp suất khí quyển sau đó thoát khí ra khỏi nước ở áp suất chân không gọi là tuyển bằng chân không

2.2.2.5 Oxy hóa khử

Oxi hoá bằng không khí: dựa vào khả năng hoà tan của oxi vào nước Phương pháp thường dùng để oxi hoá Fe2+ thành Fe3+ Ngoài ra phương pháp còn dùng để

loại bỏ một số hợp chất như: H2S, CO2 tuy nhiên cần phải chú ý hàm lượng khí sục vào vì nếu sục khí quá mạnh sẽ làm tăng pH của nước

Oxi hoá bằng phương pháp hoá học:

 Clo là một trong những chất dùng để khử trùng nước, clo không dùng dưới dạng khí mà chúng phải cần phải hoà tan trong nước để trở thành HClO chất này có tác dụng diệt khuẩn Tuy nhiên clo có khả năng giữ lại trong nước lâu Ngoài ra ta còn sử dụng hợp chất của clo như cloramin, chúng cũng có khả năng khử trùng nước nhưng hiệu quả không cao nhưng chúng có khả năng giữ lại trong nước lâu ở nhiệt

2.2.2.6 Trao đổi ion

Thực chất của trao đổi ion là quá trình trong đó các ion trên bề mặt chất thải rắn trao đổi ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi là ionit (chất trao đổi ion) Chúng hoàn toàn không tan trong nước

Phương pháp này được dùng làm sạch nước thải loại ra khỏi nước các ion như kim loại: Zn, Cu, Cr, Ni, Hg, Pb, Cd, Mn, cũng như các hợp chất có chứa asen, phospho, xianua và cả chất phóng xạ Phương pháp này được dùng phổ biến để làm mềm nước, loại ion Ca2+ và Mg3+ ra khỏi nước cứng

Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp Các chất thường được sử dụng như: zeolit, đất sét, nhôm silic, silicagen, pecmutit, các chất điện lý cao phân tử, các loại nhựa tổng hợp

Phương pháp xử lý sinh học có thể ứng dụng để làm sạch hoàn toàn các loại nước thải có chứa chất hữu cơ hoà tan hoặc phân tán nhỏ Do vậy phương pháp này thường được áp dụng sau khi loại bỏ các loại tạp chất thô

Các công trình đơn vị xử lý sinh học hiếu khí như: arerotank, sinh học hiếu khí tiếp xúc (có giá thể tiếp xúc), lọc sinh học hiếu khí, sinh học hiếu khí quay – RBC (Rotating Biological Contact)

Các công trình xử lý sinh học kỵ khí như : UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), bể lọc sinh học kỵ khí dòng chảy ngược, bể sinh học kỵ khí dòng chảy ngược có tầng lọc (Hybrid Digester), bể kỵ khí khuấy trộn hoàn toàn…

Quá trình xử lý sinh học gồm các bước :

+ Chuyển hoá các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hoà tan thành thể khí và thành các vỏ tế bào vi sinh

+ Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo

vô cơ trong nước thải

+ Loại các bông cặn ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng

2.2.3.1 Công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên

Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch đất và nước, việc

xử lý nước thải được thực hiện trên các công trình: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học…

 Ưu điểm của phương pháp

+ Phương pháp rẻ nhất, dễ thiết kế và xây dựng, dễ vận hành, không đòi hỏi cung cấp năng lượng

+ Có khả năng làm giảm các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải xuống tới mức thấp nhất

+ Có khả năng loại được các chất hữu cơ, vô cơ hòa tan trong nước + Hệ vi sinh hoạt động ở đây chịu đựng được nồng độ kim loại nặng tương đối cao

Cánh đồng tưới và bãi lọc là những ô đất được san phẳng hoặc dốc không đáng kể, và được ngăn cách bằng những bờ đất Nước thải được phân phối vào các ô nhờ hệ thống mạng lưới tưới, bao gồm: mương chính, mương phân phối và hệ thống mạng lưới tưới trong các ô Kích thước của các ô phụ thuộc vào địa hình, tính chất của đất và phương pháp canh tác

+ Nguồn nước để tưới cho cây trồng

+ Điều hòa dòng chảy nước mưa trong hệ thống thoát nước đô thị

Căn cứ theo đặc tính tồn tại và tuần hoàn của các vi sinh và sau đó là cơ chế

xử lý, người ta phân loại làm ba loại hồ: Hồ kỵ khí, hồ hiếu kỵ khí và hồ hiếu khí

 Hồ kỵ khí: Dùng để lắng và phân hủy cặn lắng bằng phương pháp sinh hóa

tự nhiên dựa trên cơ sở sống và hoạt động của vi sinh vật kỵ khí Loại hồ này thường được dùng để xử lý nước thải công nghiệp có độ nhiễm bẩn lớn, còn ít dùng để xử lý nước thải sinh hoạt, vì nó gây ra mùi hôi thối khó chịu Hồ kỵ khí phải cách xa nhà ở

và xí nghiệp thực phẩm 1,5 – 2 km

 Hồ hiếu kỵ khí: Loại hồ này thường được gặp trong điều kiện tự nhiên, trong hồ thường xảy ra hai quá trình song song: quá trình ôxy hóa hiếu khí chất nhiễm bẩn hữu cơ và quá trình phân hủy mêtan cặn lắng Đặc điểm của loại hồ này xét theo chiều sâu có thể chia làm ba phần: lớp trên mặt là vùng hiếu khí, lớp giữa là vùng trung gian, còn lớp dưới là vùng kỵ khí

 Hồ hiếu khí: Quá trình ôxy hóa các chất hữu cơ bằng vi sinh vật hiếu khí Được phân làm hai nhóm: hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo

+ Hồ làm thoáng tự nhiên: ôxy cung cấp cho quá trình ôxy hóa chủ yếu do

sự khuyếch tán không khí qua mặt nước và qua quá trình quang hợp của các thực vật nước

+ Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo: nguồn cung cấp ôxy cho quá trình sinh hóa bằng các thiết bị như bơm khí nén hoặc máy khuấy cơ học

2.2.3.2 Công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo

a Bể lọc sinh học

Bể lọc sinh học là công trình trong đó nước thải được lọc qua lớp vật liệu có kích thước hạt lớn Bề mặt các hạt vật liệu đó được bao bọc bởi một màng sinh vật

do loại vi sinh vật hiếu khí tạo thành

Sau khi lắng trong bể lắng đợt I nước thải được cho qua bể lọc sinh học Ở đó màng sinh học sẽ hấp thụ các chất phân tán nhỏ, chưa kịp lắng, kể cả các chất ở dạng keo và hòa tan Các chất hữu cơ bị màng sinh vật giữ lại sẽ bị oxy hóa bởi các vi sinh vật hiếu khí Chúng sử dụng các chất hữu cơ, một phần để sinh ra năng lượng cần thiết cho sự sống và hoạt động, một phần để xây dựng tế bào (nguyên sinh chất) và tăng khối lượng cơ thể Như vậy, một phần các chất bẩn hữu cơ bị loại khỏi nước thải, mặt khác khối lượng màng sinh vật hoạt tính trong vật liệu lọc đồng thời cũng

tăng lên Màng đó sau một thời gian già cỗi, chết đi và bị dòng nước mới xói cuốn đi khỏi bể lọc

Bể Biophin được phân loại theo tính chất như sau:

 Theo mức độ xử lý: Biophin xử ly hoàn toàn và không hoàn toàn Biophin cao tải có thể xử lý hoàn toàn hoặc không hoàn toàn, còn Biophin nhỏ giọt dùng để

 Theo sơ đồ công nghệ: Biophin một bậc hay Biophin hai bậc

 Theo khả năng chuyển tải: Biophin cao tải và Biophin nhỏ giọt

 Theo đặc điểm cấu tạo của vật liệu lọc: Biophin chất liệu khối và Biophin chất liệu bản

Trong thực tế người ta thường thổi không khí nén vào bể vì như vậy sẽ đồng thời giải quyết tốt hai nhiệm vụ: vừa khuấy trộn bùn hoạt tính với nước thải vừa đảm bảo chế độ oxy cần thiết trong bể Bùn hoạt tính là tập hợp những vi sinh vật khoáng hóa có khả năng hấp thụ và oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải với sự có mặt của oxy Các chất hữu cơ hòa tan, các chất keo phân tán nhỏ sẽ được chuyển hóa, hấp phụ và keo tụ sinh học trên bề mặt các tế bào vi sinh vật Tiếp đó trong quá trình

trao đổi chất, dưới tác dụng của những men nội bào, các chất hữu cơ sẽ bị phân hủy Quá trình xử này gồm ba giai đoạn:

 Giai đoạn khuếch tán và chuyển chất từ dịch thể tới bề mặt các tế bào vi sinh vật

 Hấp phụ: khuếch tán và hấp phụ các chất bẩn từ bề mặt ngoài các tế bào qua màng bán thấm

 Quá trình chuyển hóa các chất đã được khuếch tán và hấp phụ ở trong tế bào sinh vật sinh ra năng lượng và tổng hợp các chất mới của tế bào

c Bể sinh học theo mẻ SBR

Thực chất của bể sinh học hoạt động theo mẻ (SBR-Sequence Batch Reactor)

là một dạng của bể aerotank Khi xây dựng bể SBR nước thải chỉ cần đi qua song chắn, bể lắng cát và tách dầu mỡ nếu cần, rồi nạp thẳng vào bể Bể aerotank làm việc theo mẻ liên tục có ưu điểm là khử được các hợp chất chứa nitơ, photpho khi vận hành đúng các quy trình hiếu khí và kỵ khí

Bể sinh học làm việc theo từng mẻ kế tiếp được thực hiện theo năm giai đoạn:

 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 ôxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn hợp Thời gian làm thoáng 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 hai giờ

 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 bốn quy trình trên và vào số lượng bể, thứ tự nạp nước nguồn vào bể

d Tổ hợp đĩa quay sinh học (RBC)

Tổ hợp đĩa quay sinh học ( RBC) là một dạng khác của quá trình sinh trưởng liên kết, trong đó sinh khối bám vào đĩa (đường kính 3,5m) quay với vận tốc 1-3 vòng/phút khi ngập chìm tới 40% trong nước Các đĩa được làm từ vật liệu dẻo, nhẹ,

có thể gập lại được

Hình 2.3: Sơ đồ tổ hợp đĩa quay sinh học

Khi tiếp xúc với không khí, sinh khối liên liên kết hấp thụ không khí; khi ngập trong nước, chúng hấp thụ chất hữu cơ Một sinh khối có kích thước 1-4mm phát triển trên bề mặt phần thừa bị tách khỏi đĩa bằng lực cắt và tách khỏi chất lỏng ở trạng thái lơ lửng cũng có chút ít khả năng khử tạp chất hữu cơ Tốc độ quay trên 3 vòng/phút hiếm khi được áp dụng do tốn năng lượng và không làm tăng quá trình trao đổi oxy Tỉ lệ giữa bề mặt đĩa và lượng chất lỏng thường là 5.1/m2 Đối với nước thải ô nhiễm nặng, sử dụng nhiều hệ thống đĩa quay (xử lý nhiều lần) Ở nhiệt độ môi trường thấp phải dùng hộp bảo vệ đĩa Các hệ thống này hoạt động bình thường khi không có lưu chuyển nước thải Điện năng tiêu thụ khoảng 2kW/1000m3/ngày RBC được dùng để nâng cấp các hệ thống dùng bùn hoạt tính, thay thế đĩa dùng trong các

bể sục khí

e Bể UASB

Nước thải được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể và được phân phối đồng đều, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ (bông bùn) và các chất hữu cơ bị phân hủy

Các bọt khí mêtan và NH3, H2S nổi lên trên và được thu bằng các chụp thu khí

để dẫn ra khỏi bể Nước thải tiếp theo đó chuyển đến vùng lắng của bể và tại đó sẽ diễn ra sự phân tách hai pha lỏng và rắn Nước thải tiếp tục đi ra khỏi bể, còn bùn hoạt tính thì hoàn lưu lại vùng lớp bông bùn Sự tạo thành bùn hạt và duy trì được nó

là vô cùng quan trọng khi vận hành UASB

Thường cho thêm vào bể 150 mg/l Ca2+ để đẩy mạnh sự tạo thành hạt bùn và 510mg/l Fe2+ để giảm bớt sự tạo thành các sợi bùn nhỏ Để duy trì lớp bông bùn ở trạng thái lơ lửng, tốc độ dòng chảy thường lấy khoảng 0,60,9m/h Sự ổn định chất thải diễn ra đồng thời với việc chuyển dịch chất thải xuyên ra lớp bùn

2.2.4 Phương pháp xử lý bùn cặn

Bùn cặn của nước thải là hỗn hợp của nước và cặn lắng có chứa nhiều chất hữu cơ có khả năg phân hủy, dễ bị thối rữa và có các vi khuẩn có thể gây độc hại cho môi trường vì thế cần có biện pháp xử lý trước khi thải ra nguồn tiếp nhận

Mục đích của quá trình xử lý bùn cặn:

+ Giảm khối lượng của hỗn hợp bùn cặn bằng cách gạt một phần hay phần lớn lượng nước có trong hỗn hợp để giảm kích thước thiết bị xử lý và giảm trọng lượng thải vận chuyển đến nơi tiếp nhận

+ Phân hủy các chất hữu cơ dễ bị thối rữa, chuyển chúng thành các hợp chất hữu cơ ổn định và các hợp chất vô cơ để dễ dàng tách nước ra khỏi bùn cặn và không gây ra tác động xấu đến môi trường của nơi tiếp nhận

2.2.4.1 Sân phơi bùn

Điều kiện áp dụng: nơi có đất rộng, cách xa khu dân cư, mực nước ngầm thấp dưới mặt đất lớn hơn 1m, có sẵn lao động thủ công để xúc bùn khô từ sân phơi bùn lên xe tải

Cấu tạo: sân phơi bùn chia thành nhiều ô, kích thước mỗi ô phụ thuộc vào cách bố trí đường xe vận chuyển bùn ra khỏi sân phơi và độ xa khi xúc bùn từ ô phơi lên xe

Đáy và thành ô phơi bùn thường làm bằng bêtông cốt thép hay xây gạch đảm bảo cách ly hoàn toàn dung dịch bùn với môi trường đất xung quanh

Trên đáy ô phơi đổ một lớp sỏi cỡ hạt: 8 – 10mm dày 200mm, trong lớp sỏi đặt hệ thống ống khoan lỗ D8 – D10mm hình xương cá để rút nước về hố thu, đáy ô phơi bùn phải cao hơn mực nước ngầm để dễ thu nước

Trên lớp sỏi là lớp cát cỡ hạt 0.5 – 2mm, dày 150 – 200mm Làm khô bùn trên sân phơi xảy ra theo hai giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Lọc hết nước qua lớp cát, sỏi;

+ Giai đoạn 2: Làm khô bằng bốc hơi nước tự nhiên trên bề mặt rộng

Cặn đã xử lý ổn định có chu kỳ phơi khô ngắn hơn cặn chưa xử lý ổn định 2.2.4.2 Máy lọc cặn chân không

Máy lọc chân không là thiết bị làm khô bùn có thể giảm độ ẩm của bùn từ 99% xuống 70 – 85% tùy thuộc vào tính chất của cặn và tốc độ quay của máy (thời gian làm khô) Loại thiết bị này thường được áp dụng nhiều trong thời gian trước, mười năm gần đây do có nhiều loại thiết bị có hiệu suất cao hơn, chi phí đầu tư và chi phí quản lý rẻ hơn nhiều lần, lại có quá trình vận hành đơn giản hơn, nên thiết bị lọc chân không đã không được sử dụng

2.2.4.3 Máy lọc ép băng tải

Máy làm khô cặn bằng lọc ép trên băng tải được dùng phổ biến hiện nay vì quản lý đơn giản, ít tốn điện, hiệu suất làm khô cặn chấp nhận được

Hệ thống lọc ép cặn trên băng tải gồm máy bơm bùn từ bể cô đặc đến thùng hòa trộn hóa chất keo tụ và định lượng cặn, thùng này được đặt trên đầu vào của băng tải, hệ thống băng tải và trục ép, thùng đựng và xe vận chuyển cặn thô, bơm nước sạch để rửa băng tải, thùng thu nước lọc và bơm nước lọc về đầu của băng tải

Ở đoạn này nước được lọc qua băng tải theo nguyên tắc lọc trọng lực, đi qua cần gạt

để san đều cặn trên toàn chiều rộng băng, rồi đi qua trục ép và có lực ép tăng dần Hiệu suất làm khô cặn phụ thuộc vào nhiều thông số như: đặc tính của cặn, cặn có trộn với hóa chất keo tụ hay không, độ rỗng của băng lọc, tốc độ di chuyển và lực

nén của băng tải Nồng độ cặn sau khi làm khô trên máy lọc ép băng tải đạt được từ

15 – 25%

2.2.4.4 Máy ép cặn chân không

Làm khô cặn theo nguyên tắc lắng và ép cặn bằng lực ly tâm

Dung dịch cặn được bơm vào máy theo ống cố định đặt ở dọc tâm quay, nằm trong lõi của trục bánh vít chuyển động chậm và ngược chiều với thùng quay để dồn cặn khô đến cửa xả cặn

Cặn đi ra khỏi đầu ống đặt ở cuối thùng quay, cặn chịu tác động của lực ly tâm dính vào mặt trong thùng, nước trào ra được tháo qua lỗ đặt ở cuối thùng quay 2.2.5 Phương pháp khử trùng

Nước thải sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học còn chứa khoảng 105-106

vi khuẩn trong 1 ml Hầu hết các loại vi khuẩn có trong nước thải không phải là vi trùng gây bệnh, nhưng không loại trừ khả năng tồn tại một vài loài vi khuẩn gây bệnh nào trong nước thải ra nguồn cấp nước, hồ bơi, hồ nuôi cá thì khả năng lan truyền bệnh sẽ rất cao, do đó phải có biện pháp tiệt trùng nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận Các biện pháp khử trùng nước thải phổ biến hiện nay là:

 Dùng Clo hơi qua thiết bị định lượng Clo

 Dùng Hypoclorit – canxi dạng bột – Ca(ClO)2 – hoà tan trong thùng dung dịch 3 – 5% rồi định lượng vào bể tiếp xúc

 Dùng Hydroclorit – natri, NaClO

 Dùng Ozon, Ozon được sản xuất từ không khí do máy tạo Ozon đặt trong nhà máy xử lý nước thải Ozon sản xuất ra được dẫn ngay vào bể hoà tan và tiếp xúc

 Dùng tia cực tím (UV) do đèn thủy ngân áp lực thấp sản ra Đèn phát tia cực tím đặt ngập trong mương có nước thải chảy qua

Từ trước đến nay, khi khử trùng nước thải hay dùng Clo hơi và các hợp chất của Clo vì Clo là hoá chất được các ngành công nghiệp dùng nhiều, có sẵn trên thị trường, giá thành chấp nhận được, hiệu quả khử trùng cao Nhưng những năm gần đây các nhà khoa học đưa ra khuyến cáo hạn chế dùng Clo để khử trùng nước thải vì:

 Lượng Clo dư 0.5 mg/l trong nước thải để đảm bảo sự an toàn và ổn định cho quá trình khử trùng sẽ gây hại đến cá và các sinh vật nước có ích khác

 Clo kết hợp với hydrocacbon thành hợp chất có hại cho môi trường sống Trong quá trình xử lý nước thải, công đoạn khử trùng thường được đặt ở cuối quá trình, trước khi làm sạch nước triệt để và chuẩn bị đổ ra nguồn

Chương 3: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SINH HỌC HIẾU KHÍ VÀ ĐẶC TÍNH THỰC VẬT THỦY SINH TRONG XỬ LÝ

xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ có trong nước thải

Quá trình xử lý sinh học hiếu khí hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải sinh hoạt của các trung tâm đô thị, các bệnh viện, nước thải của một ngành công nghiệp bị ô nhiễm hữu cơ ở mức độc trung bình ( nước thải chăn nuôi, công nghiệp thực phẩm…)

3.1.2 Phân loại

Hình 3.1: Sơ đồ phân loại các quá trình sinh học hiếu khí

Xử lý sinh học hiếu khí

Sinh trưởng

lơ lửng

Sinh trưởng bám dính

Hồ sinh học hiếu khí

Aerotank Hiếu khí

tiếp xúc

Xử lý sinh học theo mẻ

Lọc hiếu khí

Lọc sinh học nhỏ giọt

Đĩa quay sinh học