TÍNH TỐN – THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU BIỆT THỰ MINH LONG CÔNG SUẤT 140M3 NGÀY ĐÊM

TÍNH TỐN – THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU BIỆT THỰ MINH LONG CÔNG SUẤT 140M3 NGÀY ĐÊMTÍNH TỐN – THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU BIỆT THỰ MINH LONG CÔNG SUẤT 140M3 NGÀY ĐÊM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

\ [

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ

HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU BIỆT THỰ MINH

SINH VIÊN THỰC HIỆN : DƯƠNG VĂN TIẾN KHOA : MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS LÊ TẤN THANH TÂM

\ 2009[

LỜI CẢM ƠN

Để thực hiện tốt đề tài này ngoài những kiến thức có được trong thời gian học

tập ở trường và sự nổ lực của bản thân trong suốt quá trình thực hiện đề tài tác giả đã

được sự giúp đỡ tận tình của Th.s Lê Tấn Thanh Lâm - giáo viên hướng dẫn tác giả

thực hiện đề tài Vì thế trước tiên tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.s Lê Tấn Thanh Lâm đã tận tình giúp đỡ tác giả hoàn thành tốt đề tài Ngoài ra tác

giả cũng xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các anh chị ở Công ty cổ phần kiên trúc xây

dựng Hợp Minh đã tạo điều kiện cho tác giả tìm hiểu thực tiễn để tác giả có cơ sở và

số liệu phục vụ cho bài viết Tác giả xin cảm ơn ba, mẹ đã động viên, tạo niềm tin và

nghị lực giúp tác giả vượt qua bốn năm học tập, rèn luyện tại trường Đại Học Nông

Lâm TP.HCM và cảm ơn ban giám hiệu nhà trường, cùng các thầy cô khoa Môi

Trường và Tài Nguyên trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM đã truyền đạt cho tác giả

những kiến thức bổ ích trong suốt thời gian học tập tại trường để ngày nay hoàn thành

tốt đề tài tốt nghiệp Cũng xin gửi lời cảm ơn trước đến các giáo viên phản biện đã

đóng góp ý kiến giúp tác giả khắc phục những thiếu sót và có cách nhìn hoàn thiện

hơn về đề tài đang nghiên cứu Và cuối cùng tác giả xin cảm ơn quý đọc giả đã quan

tâm đến đề tài

Vì thời gian và kiến thức có hạn nên đề tài sẽ còn nhiều khiếm khuyết mong

nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn để đề tài hoàn thiện hơn

Tác Giả: Dương Văn Tiến

TÓM TẮT

− Đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu biệt thự Minh Long

− Thời gian thực hiện từ 04/2009 – 07/2009

− Quá trình tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải được thực hiện với những nội dung sau

9 Khảo sát hiện trạng môi trường và tìm hiểu một số tài liệu liên quan đến khu biệt thự Minh Long

9 Thu thập, tìm hiểu được đặc trưng, tính chất nước thải và số liệu nước thải đầu vào của một số công trình tương đương

9 Đề xuất 2 dây chuyền công nghệ xử lý nước thải

9 Tính toán các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải của từng phương án

9 Tính toán kinh tế cho từng phương án

9 Lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải tối ưu nhất cho khu biệt thự Minh Long

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC VIẾT TẮT vii

DANH MỤC CÁC BẢNG viii

DANH MỤC CÁC HÌNH ix

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1

1.3 Nội dung nghiên cứu 1

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

1.5 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu 2

1.6 Ý nghĩa luận văn 2

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG VÀ ĐẶC TRƯNG NƯỚC THẢI SINH HOẠT 3

2.1 Tổng quan về khu biệt thự Minh Long 3

2.1.1 Vị trí địa lý, khí hậu, địa chất thủy văn 3

2.1.2 Quy mô 4

2.2 Đặc trưng nước thải sinh hoạt 5

2.2.1 Nguồn góc và lưu lượng nước thải sinh hoạt 5

2.2.2 Thành phần nước thải sinh hoạt 5

2.2.3 Tính chất nước thải sinh hoạt 6

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 9

3.1 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt 9

3.1.1 Phương pháp xử lý cơ học 9

3.1.2 Phương pháp xử lý hóa học 13

3.1.3 Phương pháp xử lý sinh học 21

3.2 Kết quả phân tích mẫu và sơ đồ công nghệ của một số trạm xử lý nước thải sinh hoạt 26

3.2.1 Kết quả phân tích mẫu của một số nhà máy xử lý NTSH 26

3.2.2 Sơ đồ quy trình công nghệ của một số nhà máy xử lý NTSH 27

3.3 Lựa chọn công nghệ 28

3.4 Đề xuất công nghệ 30

3.4.1 Phương án 1 30

3.4.2 Phương án 2 32

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 34

4.1 Thông số chung 34

4.1.1 Tính toán lưu lượng 34

4.1.2 Mức độ cần thiết xử lý nước thải 34

4.2 Phương án 1 35

4.2.1 Song chắn rác 35

4.2.2 Hố thu gom 35

4.2.3 Bể điều hòa 36

4.2.4 Bể lắng I 36

4.2.5 Bể Aerotank 37

4.2.6 Bể lắng II 38

4.2.7 Bể khử trùng 38

4.2.8 Bể chứa bùn 39

4.3 Phương án 2 39

4.3.1 Bể điều hòa 39

4.3.2 Bể SBR 40

4.3.3 Bể chứa trung gian 41

4.3.4 Bể lọc áp lực 41

4.3.5 Bể khử trùng 42

4.4 Tính toán kinh tế 42

4.4.1 Chi phí cho phương án 1 42

4.4.2 Chi phí cho phương án 2 43

4.5 Lụa chọn phương án 44

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45

5.1 Kết luận 45

5.2 Kiến nghị 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

PHỤ LỤC 48

DANH MỤC VIẾT TẮT

F/M: Tỷ số thức ăn / vi sinh vật (Food and microorganism ratio)

MLSS: Hỗn hợp chất lơ lửng dễ bay hơi (Mixed Liquor Suspended

Solids)

Blanket)

QCVN 14 – 2008: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt (National

technical regulation on domestic wastewater)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Tải lượng chất bẩn tính cho một người trong ngày đêm 7

Bảng 2.2 Đặc tính của bùn tự hoại trong nước thải sinh hoạt 8

Bảng 3.1 Áp dụng các công trình cơ học trong xử lý nước thải 10

Bảng 3.2 Áp dụng các quá trình hóa học trong xử lý nước thải 14

Bảng 3.3 Kết quả phân tích mẫu của một số công trình tương đương 26

Bảng 3.4 Kết quả phân tích của Công Ty TNHH Furukawa TP.HCM 28

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống XLNT tại chung cư Botanic Tower 27 Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ hệ thống XLNT khu Resort Suối nước – Mũi Né .27 Hình 3.4 Sơ đồ công nghệ hệ thống XL+NT sinh hoạt tại Công ty TNHH

Furukawa TP.HCM .28 Hình 3.5 Sơ đồ quy trình công nghệ hệ thống XLNT theo phương án 1 30 Hình 3.6 Sơ đồ quy trình hệ thống XLNT theo phương án 2 32

Khi đời sống của con người được nâng cao thì các khu biệt thự cũng được xây dựng ngày càng nhiều, trong số đó có khu biệt thự Minh Long Để bảo đảm sức khỏe của con người, giữ gìn mỹ quan của khu biệt thự và bảo vệ môi trường thì việc giải quyết tốt vấn đề môi trường ở các khu biệt thự cần được quan tâm

Xuất phát từ những yêu cầu thực tế đó, tác giả đã thực hiện đề tài “Thiết kế hệ thống XLNT khu biệt thự Minh Long, công suất 140 m3/ngày.đêm”

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

- Đề xuất phương án thiết kế hệ thống XLNT cho khu biệt thự Minh Long

- Thiết kế hệ thống XLNT cho khu biệt thự Minh Long đạt QCVN 14 – 2008 - BTNMT Nước Thải Sinh Hoạt

1.3 Nội dung nghiên cứu

- Tìm hiểu tình hình hoạt động của một số trạm XLNT tương tự, thu thập và phân tích tính chất nước thải đầu vào để làm cơ sở cho việc đề xuất công nghệ XLNT hợp lý nhất cho khu biệt thự Minh Long

- Đánh giá công nghệ của từng hệ thống XLNT của các công trình tương tự Từ

đó tìm ra các điều kiện XLNT thích hợp, đạt hiệu quả xử lý cao, đảm bảo đạt tiêu chuẩn

- Khảo sát thực tế tình hình phát sinh nước thải, xác định thành phần, tính chất của nước thải

- Nghiên cứu đưa ra công nghệ xử lý nước thải thích hợp có hiệu quả xử lý cao, phục vụ cho việc thiết kế và thi công hệ thống xử lý nước thải cho khu biệt thự Minh Long đạt QCVN 14 - 2008 - BTNMT Nước Thải Sinh Hoạt

- Nghiên cứu đưa ra phương pháp xử lý lượng bùn thải

- Xây dựng qui trình vận hành hệ thống XLNT đạt hiệu quả cao, đảm bảo đạt tiêu chuẩn môi trường

- Lập bảng vẽ thiết kế hệ thống xử lý nước thải

- Tính toán kinh phí đầu tư xây dựng, thi công và vận hành hệ thống XLNT

1.4 Phương pháp nghiên cứu

- Tham khảo tài liệu: sách, báo, Internet…

+ Không gian: khu biệt thự Minh Long

+ Thời gian thực hiện đề tài: từ 01/2009 – 07/2009

- Đối tượng nghiên cứu: nước thải sinh hoạt

1.6 Ý nghĩa luận văn

- Đề tài thành công sẽ góp phần vào công tác xử lý NTSH, một vấn đề gây bức xúc hiện nay

- Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở giúp cho các nhà đầu tư, các nhà quản

lý tham khảo và lựa chọn công nghệ XLNT thích hợp cho đơn vị mình

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG VÀ ĐẶC TRƯNG

NƯỚC THẢI SINH HOẠT

2.1 Tổng quan về khu biệt thự Minh Long

2.1.1 Vị trí địa lý, khí hậu, địa chất thủy văn

Vị trí địa lý

Khu biệt thự Minh Long nằm phía Bắc Xã Thới Hòa, huyện Bến Cát, tỉnh Bình Dương, cách trung tâm Thị Xã Thủ Dầu một 15km

Điều kiện khí hậu, địa chất thủy văn

- Huyện Bến Cát nằm trong địa hạt tỉnh Bình Dương nên chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, cận xích đạo Một số đặc trưng cơ bản là có bức xạ dồi dào, nền nhiệt độ cao tương đối ổn định và sự phân hóa mưa theo mùa Khí tượng thay đổi theo hai mùa khá rõ rệt

- Nhiệt độ trung bình ngày tại huyện Bến Cát là 26 - 270C Đáng lưu ý nhất là

sự dao động nhiệt độ trong ngày Biên độ nhiệt đạt đến 10oC/ngày.đêm

- Lượng mưa trung bình năm của huyện Bến Cát là 2.000 – 2.150mm Lượng mưa vào mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng11) chiếm khoảng 88% tổng lượng mưa cả năm Mưa lớn tập trung vào các tháng 7, 8, 9, 10 và tháng 11 Mưa ở tỉnh Bình Dương mang tính mưa rào nhiệt đới: mưa đến nhanh và kết thúc cũng nhanh, thường một cơn mưa không kéo dài quá 3 giờ nhưng cường độ mưa khá lớn và dồn dập Những nơi thấp trũng có thể bị ngập sâu

- Vào mùa mưa độ ẩm tại khu vực khá cao Năm 2008, độ ẩm trung bình vào các tháng mùa mưa dao động trong khoảng 87 - 89%, cao nhất là các tháng 8, 9, 10 và

11 Các tháng mùa khô có độ ẩm thấp hơn, thường chỉ vào khoảng 81- 82% Trong đó tháng 1, tháng 3 và tháng 12 có độ ẩm trung bình thấp nhất (81%)

- Huyện Bến Cát có chế độ gió không lớn và không thường xuyên, về mùa khô gió chủ yếu ở hướng Đông, Đông - Bắc và Nam Về mùa mưa, gió chủ yếu ở hướng Tây, Tây-Nam Tốc độ gió bình quân khoảng 1,4m/s, tốc độ gió lớn nhất là 12 m/s, thường là gió hướng Tây, Tây - Nam Tần suất lặng gió trung bình hàng năm là 26%, lớn nhất là tháng 8 (33,5%), nhỏ nhất là tháng 4 (14,1%)

- Huyện Bến Cát ít có những biến động lớn về thời tiết như bão, lũ lụt, thường chỉ bị ảnh hưởng của áp thấp nhiệt đới hoặc bão từ khu vực miền Trung

2.1.2 Quy mô

- Khu biệt thự Minh Long có tổng diện tích 107.000m2, trong đó:

+ Diện tích đất ở chiếm: 30,7%

+ Đất giao thông: 25 % + Đất công viên, giải trí: 27,5%

+ Đất thương mại, văn phòng: 7,1%

+ Đất trường học, bệnh viện: 9,7%

- Khu biệt thự Minh Long được chia làm 3 loại biệt thự: loại A, B và C

- Hệ thống giao thông nội bộ trải bê tông nhựa

- Hệ thống cáp điện, cáp viễn thông, ADSL, truyền hình cáp ngầm, hệ thống wifi toàn khu

- Hệ thống chiếu sáng công cộng, công viên cây xanh

- Hệ thống nước sinh hoạt: nước máy

- Hệ thống thoát nước và xử lý nước thải

Hướng đến một khu biệt thự hoàn hảo, Minh Long chú trọng đến công tác thiết

kế, quy hoạch đảm bảo mật độ cây xanh, khu giải trí – thể dục thể thao, thể dục thẩm

mỹ, nhà trẻ và trung tâm chăm sóc sức khoẻ,… Bên cạnh đó cũng quan tâm đến việc

đầu tư xây dựng hệ thống đường nội bộ, hệ thống cáp điện ngầm, cấp nước, chiếu sáng công cộng và xử lý nước thải… đạt tiêu chuẩn

2.2 Đặc trưng nước thải sinh hoạt

2.2.1 Nguồn góc và lưu lượng nước thải sinh hoạt

- Khu vui chơi dưới nước

- Đài phun nước tạo cảnh

- Hệ thống làm lạnh, làm mát

- Nước mưa

- Nước thải từ sơ chế, chế biến các loại thực phẩm từ căn tin, siêu thị, …

- Nước thải từ nhà bếp, vệ sinh sàn, …

- Nước rửa xe ôtô…

Lưu lượng nước thải

Lưu lượng nước thải được xác định dựa vào số lượng người sinh sống tại khu biệt thự, theo tiêu chuẩn thải nước tính trên đầu người Khu biệt thự được thiết kế với

115 căn hộ, trung bình mỗi căn có 6 người sinh sống, như vậy lượng nước thải của toàn khu biệt thự là 140m3/ngày.đêm

2.2.2 Thành phần nước thải sinh hoạt

Thông thường, nước thải sinh hoạt được chia làm hai loại chính: nước đen và nước xám Nước đen là nước thải từ nhà vệ sinh, chứa phần lớn các chất ô nhiễm,

chủ yếu là: chất hữu cơ, các vi sinh vật gây bệnh và cặn lơ lửng Nước xám là nước phát sinh từ quá trình rửa, tắm, giặt, với thành phần các chất ô nhiễm không đáng kể Thành phần ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt là các tạp chất nhiễm bẩn có tính chất khác nhau, từ các loại chất không tan, ít tan đến những hợp chất tan trong nước Các thành phần ô nhiễm chính đặc trưng thường thấy ở nước thải sinh hoạt là BOD5, COD, Nitơ và Phốt pho

Việc xử lý nước thải sinh hoạt là quá trình loại bỏ các tạp chất, làm sạch nước và có thể đưa nước vào nguồn tiếp nhận hoặc đưa vào tái sử dụng Phương pháp xử lý thích hợp thường được căn cứ trên đặc điểm của các loại tạp chất có trong nước thải Các phương pháp chính thường được sử dụng trong các công trình xử lý nước thải sinh hoạt là: phương pháp xử lý cơ học, phương pháp xử lý hóa học và phương pháp xủ lý sinh học

2.2.3 Tính chất nước thải sinh hoạt

Tính chất nước thải giữ vai trò quan trọng trong thiết kế, vận hành hệ thống xử

lý và quản lý chất lượng môi trường Sự dao động về lưu lượng và tính chất nước thải quyết định 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 quán sinh hoạt, mức sống của người dân, mức độ hoàn thiện của thiết bị, trạng thái làm việc của thiết bị thu gom nước thải Lưu lượng nước thải thay đổi tuỳ theo điều kiện cuộc sống, tập quán dùng nước của từng dân tộc, điều kiện tự nhiên và lượng nước cấp Lưu lượng nước thải được xác định dựa vào số lượng người trong khu dân cư và tiêu chuẩn thải nước

Nồng độ bẩn của nước thải sinh hoạt được xác định theo tải lượng chất bẩn tính cho một người trong ngày đêm được trình bày ở bảng 2.1 Đặc tính của bùn tự hoại trong nước thải sinh hoạt được trình bày ở bảng 2.2

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

Tải trọng chất bẩn (g/người.ngày đêm) Chỉ tiêu

Nguồn: Tiêu chuẩn Xây Dựng TCXD - 51- 84

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

Tải trọng chất bẩn (g/người.ngày đêm) Chỉ tiêu

Chất rắn tổng cộng 5.000 ÷ 100.000 40.000

Chất rắn lơ lửng 4.000 ÷ 100.000 15.000

Chất rắn lơ lửng bay hơi 1.200 ÷ 14.000 2.000

Nitơ tổng cộng (Kjedhal) 100 ÷ 1.000 700

N-NH3 100 ÷ 800 400

Tổng Photpho (P) 50 ÷ 800 250

Kim loại nặng (Fe, Zn, Al) 100 ÷ 1.000 300

Nguồn: Lâm Minh Triết, XLNT đô thị và công nghiệp, 2006

CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG

NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

3.1 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt

Các phương pháp xử lý nước thải gồm có:

lý cơ học được tóm tắt trong bảng 3.1

Bảng 3.1 Áp dụng các công trình cơ học trong xử lý nước thải

Lưới chắn rác Tách các chất rắn thô và có thể lắng

Nghiền rác Nghiền các chất rắn thô đến kích thước nhỏ hơn đồng nhất

Bể điều hòa Điều hòa lưu lượng và tải trọng BOD và SS

Khuấy trộn Khuấy trộn hóa chất và chất khí với nước thải và giữ cặn ở

trạng thái lơ lửng Lắng Tách các cặn lắng và nén bùn

Tuyển nổi Tách các hạt cặn lơ lửng nhỏ và các hạt cặn có tỷ trọng xấp

xỉ tỷ trọng của nước, hoặc sử dụng để nén bùn sinh học

Lọc Tách các hạt cặn lơ lửng còn lại sau xử lý sinh học hoặc

hóa học

Màng lọc Tương tự như quá trình lọc Tách tảo từ nước thải sau hồ ổn

định Vận chuyển khí Bổ sung và tách khí

Bay hơi và bay khí Bay hơi các hợp chất hữu cơ bay hơi từ nước thải

Nguồn: Metcalf & Eddy, 1991

Song chắn rác

Song chắn rác có nhiệm vụ chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hay ở dạng sợi: giấy, rau, cỏ, rác, Rác được chuyển tới máy nghiền để nghiền nhỏ, sau đó đổ trở lại trước song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân huỷ cặn (bể Mêtan) Đối với các tạp chất < 5mm thường dùng lưới chắn rác Cấu tạo của thanh chắn rác gồm các thanh kim loại tiết diện chữ nhật, hình tròn hoặc bầu dục Song chắn rác được chia làm 2 loại: di động hoặc cố định Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60 – 90 0 theo hướng

dòng chảy Tiết diện song chắn rác có thể hình tròn, hình vuông hoặc hỗn hợp Song chắn tiết diện tròn có trở lực nhỏ nhất nhưng nhanh bị tắt bởi các vật giữ lại Do đó thông dụng hơn cả là thanh có tiết diện hỗn hợp, cạnh vuông góc phía sau và cạnh tròn phía trước hướng đối diện với dòng chảy Vận tốc nước chảy qua song chắn rác giới hạn trong khoảng 0,6 – 1m/s Vận tốc cực đại trong khoảng 0,75 – 0,1m/s nhằm tránh đẩy rác qua khe song Vận tốc cực tiểu 0,4m/s nhằm tránh phân hủy các chất rắn

Bể lắng cát

Bể lắng cát dùng để tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn nhiều

so với trọng lượng riêng của nước như: xỉ than, cát,… ra khỏi nước thải Cát từ bể lắng cát đưa đi phơi khô ở sân phơi và cát khô thường được sử dụng lại cho những mục

đích xây dựng

Bể lắng

Bể lắng dùng để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước Chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ lửng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước Dùng những thiết bị thu gom và vận chuyển các chất bẩn 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 I trước công trình xử lý sinh học và bể lắng đợt II sau công trình xử lý sinh học

Dựa vào nguyên tắc hoạt động người ta có thể chia ra các loại bể lắng: 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 ngang, bể lắng ly tâm và một số bể lắng khác

™ Bể lắng đứng

Bể lắng đứng có dạng hình tròn hoặc hình chử nhật trên mặt bằng Bể lắng đứng thường dùng cho các trạm xử lý có công suất dưới 20.000 m3/ngày.đêm Nước thải được dẫn vào ống trung tâm và chuyển động từ dưới lên theo phương thẳng đứng.Vận tốc dòng nước chuyển động lên phải nhỏ hơn vận tốc của các hạt lắng Nước

trong được tập trung vào máng thu phía trên, cặn lắng được chứa ở phần hình nón hoặc chóp cụt phía dưới

™ Bể lắng ly tâm

Bể lắng ly tâm có dạng hình tròn trên mặt bằng, đường kính bể từ 16 đến 40m (có trưòng hợp tới 60m), chiều cao làm việc bằng 1/6 – 1/10 đường kính bể Bể lắng ly tâm được dùng cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 20.000m3/ngày.đêm Trong bể lắng nước chảy từ trung tâm ra quanh thành bể Cặn lắng được dồn vào hố thu cặn được xây dựng ở trung tâm đáy bể bằng hệ thống cào gom cặn ở phần dưới dàn quay, hợp với trục một góc 450 Đáy bể thường làm với độ dốc I = 2 – 5% Dàn quay với tốc

độ 2-3 vòng trong 1 giờ Nước trong được thu vào máng đặt dọc theo thành bể phía trên

Bể vớt dầu mỡ

Bể vớt dầu mỡ thường được áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ (nước thải công ngiệp), nhằm tách các tạp chất nhẹ Đối với nước thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt chất nổi

Để lọc nước thải người ta dùng nhiều loại bể lọc khác nhau Thiết bị lọc có thể phân loại theo nhiều cách khác nhau: theo đặc tính lọc gián đoạn và lọc liên tục; theo dạng của quá trình như làm đặc và lọc trong; theo áp suất trong quá trình lọc như lọc chân không (áp suất 0,85Mpa), lọc áp lực (0,3 – 1,5Mpa) hay lọc dưới áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng

Trong các hệ thống xử lý nước thải công suất lớn không cần sử dụng các thiết

bị lọc áp suất cao mà dùng các bể lọc các bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt Vật liệu lọc

có thể sử dụng là cát thạch anh, than cốc hoặc sỏi nghiền thậm chí cả than nâu hoặc than gỗ Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điều kiện nơi XLNT

Thiết bị lọc với lớp hạt có thể được phân loại thành thiết bị lọc chặm, thiết bị lọc nhanh, thiết bị lọc hở và thiết bị lọc kín Chiều cao lớp vật liệu lọc trong thiết bị lọc

hở dao động trong khoảng 1 – 2m và trong thiết bị lọc kín từ 0,5 – 1m

⇒ Phương pháp xử lý cơ học: có thể loại bỏ được đến 60% tạp chất không hoà tan có

trong nước thải và giảm BOD đến 30% Để tăng hiệu suất công tác của các công trình

xử lý cơ học có thể dùng biện pháp thoáng sơ bộ, thoáng gió đông tụ sinh học, hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 40 - 50% theo BOD Trong số các công trình xử lý cơ học có thể kể đến bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, bể lắng trong có ngăn phân huỷ là những công trình vừa để lắng vừa để phân huỷ cặn lắng

3.1.2 Phương pháp xử lý hóa học

Phương pháp hóa học sử dụng các phản ứng hóa học để xử lý nước thải Các công trình xử lý hóa học thường kết hợp với các công trình xử lý cơ học Mặc dù có hiệu quả cao nhưng phương pháp xử lý hóa học thường đắt tiền và đặc biệt thường tạo thành các sản phẩm phụ độc hại Việc ứng dụng các quá trình xử lý hóa học được tóm tắt trong bảng 3.2

Bảng 3.2 Áp dụng các quá trình hóa học trong xử lý nước thải

Khử trùng bằng chlorine Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh Chlorine

là loại hóa chất được sử dụng rộng rãi nhất

Khử chlorine Tách lượng clo dư còn lại sau quá trình clo hóa Khử trùng bằng ClO2 Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

Khử trùng bằng BrCl2 Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

Khử trùng bằng Ozone Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

Khử trùng bằng tia UV Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

Nguồn: Metcalf & Eddy, 1991

Phương pháp trung hoà

Nước thải chứa các axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa đưa PH về khoảng 6,5 đến 8,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo

Trung hoà nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:

- Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm

- Bổ sung các tác nhân hoá học

- Lọc nước axit qua vật liệu có tác dụng trung hoà

- Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axit Việc lựa chọn phương pháp trung hòa là tùy thuộc vào thể tích và nồng độ nước thải, chế độ thải nước thải, khả năng sẵn có và giá thành của các tác nhân hoá học Trong quá trình trung hoà, một lượng bùn cặn được tạo thành Lượng bùn này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại và lượng các tác nhân sử dụng cho quá trình

Phương pháp oxy hoá khử

Mục đích của phương pháp này là chuyển các chất ô nhiễm độc hại trong nước thải thành các chất ít độc hơn và được loại ra khỏi nước thải Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hoá học, do đó quá trình oxy hoá hoá học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây ô nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác Thường sử dụng các chất oxy hoá như Clo khí và lỏng, nước Javen NaOCl, Kalipermanganat KMnO4, Hypocloric Canxi Ca(ClO)2,

H2O2, Ozon …

Khử trùng nước thải

Sau khi xử lý sinh học, phần lớn các vi khuẩn trong nước thải bị tiêu diệt Khi

xử lý trong các công trình sinh học nhân tạo (Aerophin hay Aerotank) số lượng vi khuẩn giảm xuống còn 5%, trong hồ sinh vật hoặc cánh đồng lọc còn 1-2% Nhưng để tiêu diệt toàn bộ vi khuẩn gây bệnh, nước thải cần phải khử trùng Chlor hoá, Ozon hoá, điện phân, tia cực tím …

Phương pháp Chlor hoá

Chlor cho vào nước thải dưới dạng hơi hoặc Clorua vôi Lượng Clor hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là 10g/m3 đối với nước thải sau xử lý cơ học và 5g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn Clor phải được trộn đều với nước và để đảm bảo hiệu quả khử trùng Thời gian tiếp xúc giữa nước và hoá chất là 30 phút trước khi nước thải ra nguồn tiếp nhận

Hệ thống Clor hoá nước thải Clor hơi: bao gồm thiết bị Clorato, máng trộn và

bể tiếp xúc Clorato phục vụ cho mục đích chuyển Clor hơi thành dung dịch Clor trước khi hoà trộn với nước thải và được chia thành 2 nhóm: nhóm chân không và nhóm áp lực Clor hơi được vận chuyển về trạm xử lý nước thải dưới dạng hơi nén trong banlon chịu áp Trong trạm xử lý cần phải có kho cất giữ các banlon này Phương pháp dùng Clor hơi ít phổ biến

Phương pháp Clor hoá nước thải bằng Clorua vôi: Áp dụng cho trạm nước thải

có công suất dưới 1000 m3/ngày.đêm Các công trình và thiết bị dùng trong dây chuyền này là các thùng hòa trộn chuẩn bị dung dịch Clorua vôi, thiết bị định lượng máng trộn và bể tiếp xúc Với Clorua vôi được hoà trộn sơ bộ tại thùng hoà trộn cho đến dung dịch 10 - 15% sau đó chuyển qua thùng dung dịch Bơm định lượng sẽ đưa dung dịch Clorua vôi với liều lượng nhất định đi hoà trộn vào nước thải Trong các thùng trộn dung dịch, Clorua vôi được khuấy trộn với nước cấp bằng các cánh khuấy gắn với trục động cơ điện

Phương pháp Ozon hoá

Ozon tác dụng mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu cơ Oxy hoá bằng Ozon cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng nước Ozon hoá có thể xử lý Phenol, sản phẩm dầu mỏ, H2S, các hợp chất Asen, thuốc nhuộm,… Sau quá trình Ozon hoá, số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99% Ngoài ra Ozon còn oxy hoá các hợp chất Nito, Photpho,… Nhược điểm chính của phương pháp này là giá thành cao và

nó thường được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước cấp

Phương pháp đông tụ và keo tụ

Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể tách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hoà tan, vì chúng là những hạt rắn có kích thước quá nhỏ Để tách các hạt rắn đó một cách có hiệu quả bằng phương pháp lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hổ giữa các hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm tăng vận tốc lắng của chúng Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lượng đòi hỏi trước hết cần phải trung hoà điện tích của chúng tiếp đến là liên kết chúng với nhau Quá trình trung hoà điện tích thường được gọi là quá

trình đông tụ, còn quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ

™ Phương pháp đông tụ

Quá trình thuỷ phân các chất đông tụ và tạo thành các bông keo xảy ra theo các giai đoạn sau:

Me3+ + HOH ⇔ Me(OH)2+ + H+ Me(OH)2+ + HOH ⇔ Me(OH)+ + H+

Me(OH)+ + HOH ⇔ Me(OH)3 + H+

Me3+ + 3HOH ⇔ Me(OH)3 + 3 H+Chất đông tụ thường dùng là muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng Việc chọn chất đông tụ phụ thuộc vào thành phần, tính chất hoá lý, giá thành, nồng độ tạp chất trong nước, pH

Các muối nhôm được dùng làm chất đông tụ là Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al(OH)2Cl, Kal(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O Thường dùng Sunfat nhôm làm chất đông tụ vì hoạt động hiệu quả ở PH = 5 – 7.5, tan tốt trong nước, sử dụng dạng khô hoặc dạng dung dịch 50% và giá thành tương đối rẽ

Các muối sắt được dùng làm chất đông tụ là Fe(SO4)3.2H2O, Fe(SO4)3.3H2O, FeSO4.7H2O và FeCl3. Hiệu quả lắng cao khi sử dụng dạng khô hay dung dịch 10 - 15%

™ Phương pháp keo tụ

Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các chất cao phân tử vào nước Khi keo tụ thì sự kết hợp diễn ra không chỉ do tiếp xúc trực tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bị hấp phụ trên các hạt lơ lửng

Sự keo tụ được tiến hành nhằm thúc đẩy quá trình tạo bông Hydroxyt nhôm và sắt với mục đích tăng vận tốc lắng của chúng Việc sử dụng chất keo tụ cho phép giảm chất đông tụ, giảm thời gian đông tụ và tăng vận tốc lắng

Cơ chế làm việc của chất keo tụ dựa trên các hiện tượng sau: hấp phụ phân tử chất keo trên bề mặt hạt keo tạo thành mạng lưới phân tử chất keo tụ, sự dính lại các hạt keo do lực đẩy Vanderwalls, dưới tác động của chất keo tụ giữa các hạt keo tạo thành cấu trúc 3 chiều có khả năng tách nhanh và hoàn toàn ra khỏi nước

Chất keo tụ thường dùng có thể là hợp chất tự nhiên và tổng hợp chất keo tự nhiên là tinh bột, Ete, Xenlulo, Dectrin (C6H10O5)n và Dioxyt silic hoạt tính (xSiO2.yH2O)

Tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng Trong xử lý nước thải, tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học Ưu điểm cơ bản của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể khử được hoàn toàn các hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng chậm, trong một thời gian ngắn, khi các hạt đã nổi lên

bề mặt, chúng có thể thu gom bằng bộ phận vớt bọt

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là không khí) vào trong pha lỏng Các khí đó kết dính với các hạt Khi lực nổi của tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt Sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu

Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hoà tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi nước thải có chứa một hàm luợng rất nhỏ các chất đó Những chất này không phân hủy bằng con đường sinh học và thường có độc tính cao Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốt và khi chi phí riêng lượng chất hấp phụ không lớn thì viêc ứng dụng phương pháp này là hợp

lý hơn cả

Các chất hấp phụ thường được sử dụng như: than hoạt tính, các chất tổng hợp

và chất thải của vài ngành sản xuất được dùng làm chất hấp phụ (tro, rỉ, mạt cưa …)

được sử dụng vì năng lượng tương tác của chúng với các phân tử nước lớn Chất hấp phụ phổ biến nhất là than hoạt tính, nhưng chúng cần có các tính chất xác định như tương tác yếu với các phân tử nước và mạnh với các chất hữu cơ, có lỗ xốp thô để có thể hấp phụ các phân tử hữu cơ lớn và phức tạp, có khả năng phục hồi Ngoài ra, than phải bền với nước và thấm nước nhanh, quan trọng là than phải có hoạt tính xúc tác thấp đối với phản ứng oxy hoá, bởi vì một số chất hữu cơ trong nước thải có khả năng

bị oxy hoá

Trao đổi Ion

Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi 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 tan trong nước

Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện li gọi là Cationit những chất này mang tính axit Các chất có khả năng hút các ion âm gọi là Anionit và chúng mang tính kiềm Nếu như các Ionit nào đó trao đổi cả Cation và Anion gọi là các Ionit lưỡng tính

Phương pháp trao đổi ion thường được ứng dụng để loại ra khỏi nước các kim loại như: Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Mn,v.v , các hợp chất của Asen, Photpho, Cyanua

và các chất phóng xạ

Các chất trao đổi Ion là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo Các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm có các Zeolit, kim loại khoáng chất, đất sét, Fenspat, chất Mica khác nhau v.v… Các chất trao đổi ion vô cơ tổng hợp gồm Silicagen, Pecmutit (chất làm mềm nước), các Oxyt khó tan và Hydroxyt của một số kim loại như nhôm, Crôm, Ziriconi, v.v… Các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên gồm Axit Humic và than đá chúng mang tính axit Các chất có nguồn gốc tổng hợp là các nhựa có bề mặt riêng lớn, đó là những hợp chất cao phân tử

Các quá trình tách bằng màng

Màng được định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác nhau Viêc ứng dụng màng để tách các chất phụ thuộc vào độ thấm của các hợp chất

đó qua màng Người ta dùng các kỹ thuật như điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc và các quá trình tương tự khác

Thẩm thấu ngược và siêu lọc là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thẩm thấu dưới áp suất cao hơn áp suất thấm lọc Màng lọc cho các phân tử dung môi đi qua

và giữ lại các chất hoà tan Sự khác biệt giữa hai quá trình là ở chổ: siêu lọc thường được sử dụng để tách dung dịch có khối lượng phân tử trên 500 và có áp suất thẩm thấu nhỏ (ví dụ như các vi khuẩn, tinh bột, Protein, đất sét…), còn thẩm thấu ngược thường được sử dụng để khử các vật liệu có khối lượng phân tử thấp và có áp suất cao

Phương pháp điện hoá

Mục đích của phương pháp này là xử lý các tạp chất tan và phân tán trong nước thải, có thể áp dụng trong quá trình Oxy hoá dương cực, khử âm cực, đông tụ điện và điện thẩm tích Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên các điện cực khi cho dòng điện

1 chiều đi qua nước thải

Các phương pháp điện hoá giúp thu hồi các sản phẩm có giá trị từ nước thải với

sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản, dễ tự động hoá và không sử dụng tác chất hoá học Nhược điểm lớn của phương pháp này là tiêu hao điện năng lớn

Việc làm sạch nước thải bằng phương pháp điện hoá có thể tiến hành gián đoạn hoặc liên tục Hiệu suất của phương pháp điện hoá được đánh giá bằng một loạt các yếu tố như: mật độ dòng điện, điện áp, hệ số sử dụng hữu ích điện áp, hiệu suất theo dòng, hiệu suất theo năng lượng

Phương pháp trích ly

Trích ly pha lỏng được ứng dụng để làm sạch nước thải chứa Phenol, dầu, axit hữu cơ, các Ion kim loại,… Phương pháp này được ứng dụng khi nồng độ chất thải lớn hơn 3 - 4g/l vì khi đó giá trị chất thu hồi mới bù đắp chi phí cho quá trình trích ly

Làm sạch nước thải bằng phương pháp trích ly bao gồm 3 giai đoạn

- Giai đoạn thứ nhất: Trộn mạnh nước thải với chất trích ly (dung môi hữu cơ)

trong điều kiện bề mặt tiếp xúc phát triển giữa các chất lỏng hình thành 2 pha lỏng, một pha là chất trích với chất được trích, còn pha khác là nước thải với chất trích

- Giai đoạn thứ hai: Phân riêng hai pha lỏng nói trên

- Giai đoạn thứ ba: Tái sinh chất trích ly

Để giảm nồng độ tạp chất tan thấp hơn giới hạn cho phép cần phải chọn đúng chất trích và vận tốc của nó khi cho vào nước thải

3.1.3 Phương pháp xử lý sinh học

Phương pháp xử lý sinh học là sử dụng khả năng sống, hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng cho chúng Trong quá trình sinh trưởng chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào sinh trưởng và sinh sản, vì thế sinh khối của chúng được tăng lên Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình Oxy hoá sinh hoá Phương pháp

xử lý sinh học có thể thực hiện trong điều kiện hiếu khí (với sự có mặt của Oxy) hoặc trong điều kiện kỵ khí (không có Oxy)

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

Quá trình xử lý sinh học gồm các bước:

- Chuyển hoá các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hòa 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

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

Để tách các chất bẩn hữu cơ dạng keo và hoà tan trong điều kiện tự nhiên người

ta xử lý nước thải trong ao, hồ (hồ sinh vật) hay trên đất (cánh đồng tưới, cánh đồng lọc…)

Hồ sinh vật

Là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo (còn gọi là hồ Oxy hoá, hồ

ổn định nước thải,…) dùng để xử lý nước thải Trong hồ sinh vật diễn ra quá trình Oxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ bằng vi khuẩn, tảo và các loại thuỷ sinh vật khác, tương

tự như quá trình làm sạch nguồn nước mặt Vi sinh vật sử dụng Oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như Oxy từ không khí để Oxy hoá các chất hữu cơ Rong tảo lại tiêu thụ CO2, Photphat và Nitrat Amon sinh ra từ sự phân huỷ, Oxy hoá các chất hữu cơ bởi vi sinh vật Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị PH

và nhiệt độ tối ưu Nhiệt độ không được thấp hơn 60C

Theo bản chất quá trình sinh hoá người ta chia hồ sinh vật ra các loại hồ hiếu khí, hồ sinh vật tuỳ tiện và hồ sinh vật yếm khí

™ Hồ sinh vật hiếu khí

Quá trình xử lý nước thải xảy ra trong điều kiện đầy đủ Oxy Oxy được cung cấp qua mặt thoáng và nhờ quang hợp của tảo hoặc hồ được làm thoáng cưỡng bức nhờ các hệ thống thiết bị cấp khí Độ sâu của hồ sinh vật hiếu khí không lớn từ 0,5 - 1,5m

™ Hồ sinh vật tuỳ tiện

Có độ sâu từ 1,5 – 2,5m Trong hồ sinh vật tùy tiện theo chiều sâu lớp nước có thể diễn ra hai quá trình: Oxy hóa hiếu khí và lên men yếm khí các chất bẩn hữu cơ Vi khuẩn và tảo có quan hệ tương hổ, đóng vai trò cơ bản đối với

sự chuyển hoá các chất

™ Hồ sinh vật yếm khí

Có độ sâu trên 3m, với sự tham gia của hàng trăm chủng loại vi khuẩn

kỵ khí bắt buộc và kỵ khí không bắt buộc Các vi sinh vật này tiến hành hàng chục phản ứng hoá sinh học để phân huỷ và biến đổi các hợp chất hữu cơ phức tạp thành những chất đơn giản dễ xử lý Hiệu suất giảm BOD trong hồ có thể lên đến 70%, tuy nhiên nước thải sau khi ra khỏi hồ vẫn có BOD cao nên loại

hồ này chỉ chủ yếu áp dụng cho xử lý nước thải công nghiệp rất đậm đặc và dùng làm hồ bậc 1 trong tổ hợp nhiều bậc

Cánh đồng tưới - Cánh đồng lọc

Cánh đồng tưới là những khoảng đất canh tác có thể tiếp nhận và xử lý nước thải Xử lý trong điều kiện này diễn ra dưới tác dụng của vi sinh vật, ánh sáng mặt trời, không khí và dưới ảnh hưởng từ các hoạt động sống của thực vật Chất thải bị hấp thụ

và giữ lại trong đất, sau đó các loại vi khuẩn có sẵn trong đất sẽ phân huỷ chúng thành các chất đơn giản để cây trồng hấp thụ Nước thải sau khi ngấm vào đất một phần được cây trồng sử dụng, phần còn lại chảy vào hệ thống tiêu nước ra sông hoặc bổ sung cho nguồn nước ngầm

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo

Bể lọc sinh học

Bể lọc sinh học là công trình nhân tạo, trong đó nước thải được lọc qua vật liệu rắn có bao bọc một lớp màng vi sinh vật Bể lọc sinh học gồm các phần chính như sau: phần chứa vật liệu lọc, hệ thống phân phối nước đảm bảo tưới đều lên toàn bộ bề mặt

bể, hệ thống thu và dẫn nước sau khi lọc, hệ thống phân phối khí cho bể lọc

Quá trinh oxy hoá chất thải trong bể lọc sinh học diễn ra giống như trên cánh đồng lọc nhưng với cường độ lớn hơn nhiều Màng vi sinh vật đã sử dụng và xác vi sinh vật chết theo nước trôi khỏi bể được tách khỏi nước thải ở bể lắng đợt II Để đảm bảo quá trình Oxy hoá sinh hóa diễn ra ổn định, Oxy được cấp cho bể lọc bằng các biện pháp thông gió tự nhiên hoặc thông gió nhân tạo Vật liệu lọc của bể lọc sinh học

có thể là nhựa Plastic, xỉ vòng gốm, đá Granit

Bể lọc sinh học nhỏ giọt

Bể có dạng hình vuông, hình chử nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng, bể lọc sinh học nhỏ giọt làm việc theo nguyên tắc sau:

- Nước thải sau bể lắng đợt 1 được đưa về thiết bị phân phối, theo chu

kỳ tưới đều nước trên toàn bộ bề mặt bể lọc Nước thải sau khi lọc chảy

vào hệ thống thu nước và được dẫn ra khỏi bể Oxy cấp cho bể chủ yếu qua hệ thống lổ xung quanh thành bể

- Vật liệu lọc của bể sinh học nhỏ giọt thường là các hạt cuội, đá,… có đường kính trung bình 20 – 30mm Tải trọng nước thải của bể thấp (0,5 – 1,5m3/m3.vật liệu lọc/ngày.đêm) Chiều cao lớp vật liệu lọc là 1,5 – 2m Hiệu quả xử lý BOD đạt 90% Dùng cho các trạm xử lý nước thải có công suất dưới 1.000 m3/ngày.đêm

Bể lọc sinh học cao tải

Bể lọc sinh học cao tải có cấu tạo và quản lý khác với bể lọc sinh học nhỏ giọt,

nước thải tưới lên mặt bể nhờ hệ thống phân phối phản lực Bể có tải trọng

10 – 20m3.nước thải/1m2 bề mặt bể /ngày.đêm Nếu trường hợp BOD của nước thải

quá lớn người ta tiến hành pha loãng chúng bằng nước thải đã làm sạch Bể được thiết

kế cho các trạm xử lý dưới 5.000 m3/ngày.đêm

Bể hiếu khí có bùn hoạt tính hoạt động liên tục – Bể Aerotank

Là bể chứa hổn hợp nước thải và bùn hoạt tính Khí được cấp liên tục vào bể để

trộn đều và giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng trong nước thải, đồng thời cấp đủ Oxy cho

vi sinh vật Oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải Khi ở trong bể, các chất lơ

lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho các vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần

lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Vi khuẩn và các vi sinh vật sống dùng chất

nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hoá chúng thành các chất

trơ không hoà tan và thành các tế bào mới Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời

gian lưu lại trong bể Aerotank của lượng nước thải ban đầu đi vào bể không đủ làm

giảm nhanh các chất hữu cơ, do đó phải sử dụng lại một phần bùn hoạt tính đã lắng

xuống đáy ở bể lắng đợt II, bằng cách tuần hoàn bùn về bể Aerotank để đảm bảo nồng

độ vi sinh vật trong bể Phần bùn hoạt tính dư được đưa về bể nén bùn hoặc các công

trình xử lý bùn cặn khác để xử lý Bể Aerotank hoạt động phải có hệ thống cung cấp

khí đầy đủ và liên tục

Bể hiếu khí hoạt động gián đoạn – Bể SBR

Bể hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy và xả cặn Quá trình xẩy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục chỉ có điều tất cả xẩy ra trong cùng một bể và được thực hiện lần lượt theo các bước: Làm đầy, phản ứng, Lắng, xả cặn, ngưng

Quá trình xử lý sinh học kỵ khí - Bể UASB

Quá trình xử lý sinh học kỵ khí

Là quá trình sử dụng các vi sinh vật trong điều kiện không có Oxy để chuyển hoá các hợp chất hữu cơ thành Mêtan và các sản phẩm hữu cơ khác Quá trình này thường được ứng dụng để xử lý ổn định cặn và xử lý nước thải công nghiệp có nồng

độ BOD, COD cao

Quá trình chuyển hoá chất hữu cơ trong nước thải bằng vi sinh yếm khí xảy ra theo 3 giai đoạn:

- Một nhóm vi sinh tự nhiên có trong nước thải thủy phân các hợp chất hữu cơ phức tạp và Lypit thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lượng nhẹ như Monosacarit, Amino axit để tạo ra nguồn thức ăn và năng lượng cho vi sinh hoạt động

- Nhóm vi khuẩn tạo men Axit biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn giản thành các axit hữu cơ (thường là axit acetic), nhóm vi khuẩn yếm khí tạo axit gọi là nhóm Axit focmơ

- Nhóm vi khuẩn tạo Mêtan chuyển hoá Hydro và Axit acetic thành khí Metan

và Cacbonic Nhóm vi khuẩn này gọi là Mêtan focmơ chúng có rất nhiều trong dạ dày của động vật nhai lại (trâu, bò,…) Vai trò quan trọng của nhóm vi khuẩn Mêtan focmơ là tiêu thụ Hydro và Axit acetic Chúng tăng trưởng rất chậm và quá trình xử lý yếm khí chất thải được thực hiện khi khí Mêtan và Cacbonic thoát ra khỏi hổn hợp

Bể UASB

Nước thải được đưa trực tiếp vào dưới đáy bể và được phân phối đồng đều ở

đó, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học hạt nhỏ (bông bùn) và các chất bẩn hữu cơ được tiêu thụ ở đó

Các bọt khí Mêtan và Cacbonic nổi lên trên được thu bằng các chụp khí để dẫn

ra khỏi bể Nước thải tiếp theo đó sẽ diễn ra sự phân tách 2 pha lỏng và rắn Pha lỏng được dẫn ra khỏi bể, còn pha rắn thì hoàn lưu lại lớp bông bùn Sự tạo thành và duy trì các hạt bùn là vô cùng quan trọng khi vận hành bể UASB

3.2 Kết quả phân tích mẫu và sơ đồ công nghệ của một số trạm xử lý nước thải sinh hoạt

3.2.1 Kết quả phân tích mẫu của một số nhà máy xử lý NTSH

Đối với nước thải sinh hoạt của các khu biệt thự có hệ thống XLNT đều có những yêu cầu chung là phải ít tốn diện tích mặt bằng, ít phát sinh mùi, tiếng ồn và ít bảo dưỡng Qua quá trình thăm quan, tìm hiếu nhiều hệ thống XLNT tại một số khu vực đã thu được một số kết quả sau:

Bảng 3.3 Kết quả phân tích mẫu của một số công trình tương đương

QCVN 14 -

2008 BTNMT

Khu chung

cư cao cấp Botanic Tower

Khu resort Suối nước Mũi Né

Công Ty TNHH Furukawa TP.HCM

Nguồn tiếp nhận

Khí

Clo

Thải bỏ

3.2.2 Sơ đồ quy trình công nghệ của một số nhà máy xử lý NTSH

Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống XLNT tại chung cư Botanic Tower

Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ hệ thống XLNT khu Resort Suối nước – Mũi Né

Nguồn tiếp nhận

Bể chứa bùn

Bể khử trùng

Bể UASB

Bể Aerotank

Máy nén khí

Nước

thải

Javen

Nguồn Chôn lấp

Thải bỏ

Hình 3.3 Sơ đồ công nghệ hệ thống XLNT tại khách sạn Park Hyatt Sài Gòn

Hình 3.4 Sơ đồ công nghệ hệ thống XLNT sinh hoạt tại Công ty TNHH Furukawa

Bể lắng II Chôn lấp Bể phân

hoại

Nước thải

Bể điều hòa

Bể Aerotank

Chôn lấp

Bể phân hủy bùn

rác

3.3 Lựa chọn công nghệ

Viêc lựa chọn công nghệ xử lý phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Dựa vào tính chất và lưu lượng nước thải đầu vào

- Yêu cầu về chất lượng nước thải sau xử lý

- Quy mô công suất

- Chi phí đầu tư ban đầu và chi phí quản lí vận hành

- Điều kiện giới hạn về diện tích mặt bằng

- Tận dụng công trình có sẵn nếu nâng cấp hệ thống XL

Tính chất nước thải đầu vào của hệ thống XLNT được lấy giống với kết quả phân tích

của Công Ty TNHH Furukawa TP.HCM

Bảng 3.4 Kết quả phân tích của Công Ty TNHH Furukawa TP.HCM

3.4 Đề xuất công nghệ

3.4.1 Phương án 1

Sơ đồ quy trình công nghệ hệ thống XLNT theo phương án 1 được trình bày ở hình 3.5

Hình 3.5 Sơ đồ quy trình công nghệ hệ thống XLNT theo phương án 1

Nước Thải Chung

Thiết minh

Nước thải từ các căn biệt thự được dẫn theo cống thoát nước đến song chắn rác Tại đây, rác có kích thước lớn, tạp chất thô sẽ được giữ lại, sau đó nước thải được dẫn đến hố thu gom để lưu trữ

Từ hố thu gom nước thải được bơm lên bể điều hòa Tại bể điều hòa nước thải được điều hòa lưu lượng và nồng độ, nhằm đảm bảo không phải đào sâu và nâng cao hiệu quả xử lý cho các công trình sau

Nước thải được bơm lên bể lắng I Tại đây những tạp chất thô không hòa tan sẽ được giữ lại ở đáy bể nhờ trọng lượng riêng của các tạp chất thô lớn hơn trọng lương riêng của nước

Nước thải được tự chảy đến bể Aerotank Quá trình xử lý trong bể Aerotank là quá trình xử lý sinh học hiếu khí Tại bể Aerotank các chất ô nhiễm bị loại bỏ nhờ hệ VSV hiếu khí (VSV hiếu khí sẽ tiêu thụ Oxy và lấy các chất ô nhiễm trong nước thải làm thức ăn) Oxy cấp vào bể Aerotank là Oxy nhân tạo được cấp vào bể từ máy nén khí

Sau khi qua bể Aerotank nước thải được dẫn vào bể lắng II để tách các bông bùn sinh học Bùn sinh học chính là sinh khối của VSV được tạo ra trong quá trình xử

lý hiếu khí trong bể Aerotank Bùn sinh học từ bể lắng II sẽ được bơm về ngăn chứa bùn hoạt tính Tại đây, một phần bùn hoạt tính sẽ được bơm tuần hoàn lại Aerotank nhằm cung cấp vi sinh hiếu khí cho quá trình xử lý

Nước sau lắng II tự chảy đến bể khử trùng để diệt khuẩn, sau đó xả vào nguồn tiếp nhận Hóa chất khử trùng được châm bởi bơm định lượng hóa chất

Bùn từ bể lắng I và bể lắng II sẽ được dẫn đến bể chứa bùn Bể chứa bùn được chia làm 2 ngăn gồm ngăn chứa bùn tuần hoàn và ngăn chúa bùn dư, bùn dư ở ngăn chứa bùn sau 2 ngày sẽ được đem đi chôn lấp