tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho cao ốc văn phòng sông trà, công suất 90m3 ngày đêm

Nước thải sẽ được tiền xử lý qua máy tách rác tinh để loại bỏ rác có kích thước nhỏ, sau đó qua bể thu gom, tiếp theo sẽ qua bể điều hòa để điều tiết lưu lượng và cân bằng nồng độ các ch

Đề tài Đồ án tốt nghiệp này với nội dung Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước

thải sinh hoạt cho cao ốc văn phòng Sông Trà, công suất 90m 3 /ngày.đêm. Với các chỉ

tiêu ô nhiễm chính là BOD (388,32 mg/L), COD (668 mg/L), SS (200 mg/L) Yêu cầu nước thải sau xử lý phải đạt quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT, loại B trước khi thải vào hệ thống thoát nước đô thị Công nghệ được đề xuất thiết kế trong đồ án này là bể bùn hoạt tính với giá thể lơ lửng (MBBR) đóng vai trò chủ yếu Nước thải sẽ được tiền

xử lý qua máy tách rác tinh để loại bỏ rác có kích thước nhỏ, sau đó qua bể thu gom, tiếp theo sẽ qua bể điều hòa để điều tiết lưu lượng và cân bằng nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải trước khi được đưa vào các công trình phía sau Nước sau đó được đưa vào bể lắng I (lắng sơ bộ) để giảm nồng độ SS nhỏ hơn 150mg/L để Bể bùn hoạt tính với giá thể lơ lửng (MBBR) hoạt động tốt Hiệu suất mong muốn của công nghệ đề xuất đối với các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải là 90% đối với COD, 95% đối với BOD, 80% đối với SS, và bảo đảm nước thải đầu ra đạt yêu cầu cần phải xử lý QCVN 14:2008/BTNMT, loại B

Nội dung của Đồ án tốt nghiệp bao gồm 7 chương:

Chương 1: MỞ ĐẦU

Chương 2:TỔNG QUAN VỀ CAO ỐC VĂN PHÒNG SÔNG TRÀ

Chương 3: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ Chương 4: ĐỂ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

Chương 5: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

Chương 6: DỰ TOÁN CHI PHÍ - GIÁ THÀNH XÂY DỰNG KHU XLNC

Chương 7: VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

The topic of this graduation project to Design calculation of domestic wastewater treatment system for Song Tra office, capacity of 90m3 / day With the main pollution

indicators BOD (388,32 mg/L), COD (668 mg/L), SS (200 mg/L) Requirements treated waste water to reach QCVN 14: 2008 /BTNMT, Class b before being discharged into the urban drainage system Technology design proposed in this project is an activated sludge with suspended scaffolds (MBBR-Moving Bed Biofilm Reactor) contribute a major role The wastewater will be pre-treated through a separator to remove small scale waste, then through an air conditioning to regulate the flow and balance the concentration of pollutants in the effluent before it is put into the works behind The water is then placed in settling tank I (pre-settling) to reduce the SS concentration to less than 150mg/L so that the activated sludge tank (MBBR) works well Desired performance of the proposed technologies for pollution indicators in wastewater is 90% for COD, BOD 95% for, 80% for SS, and ensure effluent satisfactory need to handle QCVN 14: 2008 / BTNMT, Class B

The content of the graduation project consists of 7 chapters:

Chapter 1: INTRODUCTION

Chapter 2: OVERVIEW OF SONG TRA OFFICE

Chapter 3: OVERVIEW OF WASTEWATER AND PROCESSING METHODS Chapter 4: TECHNOLOGY PROPOSAL ANH CHOOSING TECHNOLOGY

Chapter 5: CALCULATE CONSTRUCTION

Chapter 6: COST ESTIMATES - CONSTRUCTION COST ESTABLISHMENTS Chapter 7: OPERATION OF WASTEWATER TREATMENT SYSTEM

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i

LỜI NÓI ĐẦU ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC v

DANH SÁCH BẢNG vii

DANH SÁCH HÌNH viii

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮC ix

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 1

1.3 PHẠM VI ĐỀ TÀI 1

1.4 NỘI DUNG THỰC HIỆN 1

1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 2

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CAO ỐC VĂN PHÒNG SÔNG TRÀ 3

2.1 GIỚI THIỆU VỀ QUẬN 3 3

2.2 GIỚI THIỆU VỀ CAO ỐC VĂN PHÒNG SÔNG TRÀ [7] 4

2.2.1 Thông tin chung 4

2.2.2 Vị trí địa lý 4

2.2.3 Các công trình chính 5

CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 9

3.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI 9

3.1.1 Khái niệm về nước thải 9

3.1.2 Vai trò và tác hại của nước thải 9

3.1.3 Tính chất nước thải sinh hoạt 10

3.1.4 Các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải 10

3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 12

3.2.1 PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC 12

3.2.2 PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ 16

3.2.3 PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC 20

3.2.4 PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG [5] 21

3.2.7 PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 22

CHƯƠNG 4 ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 38

4.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 38

4.1.1 Thành phần tính chất của nước thải 38

4.1.2 Mức độ xử lý 39

4.1.3 Cơ sở đề xuất công nghệ 41

4.3 ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 43

4.3.1 Phương án 1 43

4.3.2 Phương án 2 45

4.4 PHÂN TÍCH ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 46

4.5 HIỆU QUẢ XỬ LÝ CỦA CÔNG NGHỆ 2 48

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 49

5.1 TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG 49

5.2 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH 49

5.2.1 Lưới tách rác tinh(dạng tĩnh) 49

5.2.2 Bể Thu Gom 49

5.2.3 Bể Điều Hòa 52

5.2.4 Bể Lắng I (Lắng Đứng) 57

5.2.5 Bể MBBR 60

5.2.6 Bể Lắng II ( Lắng Đứng) 67

5.2.7 Bể Khử Trùng 71

5.2.8 Bể Chứa Bùn 74

5.2.9 Bể nén bùn 75

CHƯƠNG 6: DỰ TOÁN CHI PHÍ - GIÁ THÀNH XÂY DỰNG KHU XLNT 79

6.1 CHI PHÍ XÂY DỰNG 79

6.1.1 Chi phí xây dựng công trình 79

6.2 CHI PHÍ THIẾT BỊ 79

6.3 CHI PHÍ VẬN HÀNH 83

CHƯƠNG 7: VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 85

7.1 KHỞI ĐỘNG HỆ THỐNG 85

7.1.1 Khởi động và kiểm tra hoạt động của hệ thống 85

7.1.2 Trách nhiệm của người vận hành 85

7.2 CÁC SỰ CỐ VẬN HÀNH VÀ CÁCH KHẮC PHỤC 86

7.3 AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG VẬN HÀNH HTXLNT 88

7.3.1 Khi làm việc với các bể 88

7.3.2 Khi làm việc với hóa chất 88

7.3.3 Khi khởi động máy thổi khí 88

7.3.4 Vận hành vào bảo dưỡng máy thổi khí 89

7.3.5 Khi làm việc với hệ thống phân phối khí 89

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90

I KẾT LUẬN 90

II KIẾN NGHỊ 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.Sơ đồ vị trí dự án 5

Hình 3.1 Song chắn rác 13

Hình 3.2 Bể tách dầu mỡ 14

Hình 3.3 Bể lắng ngang 15

Hình 3.4 Bể lắng đứng 15

Hình 3.5 Bể lắn ly tâm 16

Hình 3.6 Quá trình hình thành bông cặn 17

Hình 3.7 Thiết bị tuyển nổi DAF 18

Hình 3.8 Bể UASB 25

Hình 3.9 Bể Aerotank 30

Hình 3.10 Mướng oxy hóa 32

Hình 3.11 Công nghệ SBR 33

Hình 3.12 Bể lọc sinh học nhỏ giọt 34

Hình 3.13 Bể lọc sinh học tiếp súc quay 35

Hình 3.14 Công nghệ MBBR 35

Hình 3.15 Công nghệ MBR 37

Bảng 4.1 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh họat 39

Bảng 4.2 Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt 40

Bảng 4.3 Giá trị hệ số K ứng với loại hình cơ sở dịch vụ, cơ sở công cộng và chung cư 41

Bảng 4.4 Tính chất nước thải đầu vào 42

Bảng 4.5 So sanh ưu nhược điểm của các công nghệ 46

Bảng 4.6 Hiệu quả xử lý của công nghệ 2 48

Bảng 5.1 Thông số thiết kế bể thu gom 52

Bảng 5.2 Thông số bể điều hòa 56

Bảng 5.3 Thông sô thiết kể bể lắng I 60

Bảng 5.4 Thông số thiết kể bể MBBR 67

Bảng 5.5 Thông số thiết kế bể lắng II 71

Bảng 5.6 Thông số thiết kế bể khử trùng 74

Bảng 5.7 Thông số thiết kế bể chưa bùn 75

Bảng 5.8 Thông số thiết kế bể nén bùn 78

Bảng 6.1 Chi phí xây dựng 79

Bảng 6.2 Chi phí thiết bị 79

Bảng 6.3 Chi phí điện năng 83

Bảng 7.1 Các sự cố và cách khắc phục trong vận hành HTXLNC 86

XLNT Xử lý nước thải

HTXLNT Hệ thống xử lý nước thải

F/M Tỷ số giữa lượng thức ăn và lượng vi sinh vật

SS Chất rắn lơ lửng

TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Môi trường và những vấn đề liên quan đến môi trường là đề tài được bàn luận một cách sâu sắc trong kế hoạch phát triển bền vững của bất kỳ quốc gia nào trên thế giới Trái đất – ngôi nhà chung của chúng ta đang bị đe dọa bởi sự suy thoái và cạn kiệt dần các nguồn tài nguyên Nguồn gốc của mọi sự biến đổi về môi trường trên thế giới ngày nay là do các hoạt động kinh tế - xã hội của con người Các hoạt động này, một mặt cải thiện chất lượng cuộc sống con người và môi trường, mặt khác lại mang lại hàng loạt các vấn đề như: cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, ô nhiễm và suy thoái chất lượng môi trường khắp nơi trên thế giới

Một trong những vấn đề môi trường cần được quan tâm là vấn đề nước thải từ các khu dân cư, chung cư hay các tòa nhà cao tầng Nước thải sinh hoạt ở những khu vực này thường không được xử lý mà xả trực tiếp ra môi trường theo hệ thống thoát nước đô thị ở các thành phố lớn Đó là hiện trạng chung của các đô thị lớn ở Việt Nam, đặc biệt là ở Tp.HCM

Trước tình hình đó, đề tài tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

chỉ tiêu chất lượng xả là rất cần thiết

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Thiết kế sơ đồ công nghệ phù hợp với thực tế đạt kinh tế và hiệu quả nhất Xây dựng các hạng mục công trình trên một khuông viên có sẵn

Đối với trạm xử lý nước thải này, do hạn chế về mặt diện tích, đòi hỏi có mỹ quan

và xử lý nước thải từ nhà máy để đảm bảo tiêu chuẩn xả thải ra môi trường theo QCVN 14:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt Đồng thời, trạm

xử lý nước thải loại này phải đảm bảo tính thẩm mỹ, không được phát sinh mùi, tiếng

ồn, đòi hỏi tính kỹ thuật và độ bền cao Với nhu cầu cấp thiết của thực tế, áp dụng những kiến thức đã được học từ phía nhà trường nhằm đưa ra một phương án phù hợp để đáp ứng những yêu cầu đã nêu trên từ phía chủ đầu tư

Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho cao ốc văn phòng Sông

QCVN 14:2008, cột B trước khi thải ra nguồn tiếp nhận

1.3 PHẠM VI ĐỀ TÀI

Về nội dung thực hiện: đề tài giới hạn trong việc Tính toán thiết kế hệ thống xử lý

1.4 NỘI DUNG THỰC HIỆN

- Tìm hiểu vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế - xã hội và hiện trạng môi trường tại khu vực xây dựng hệ thống xử lý nước thải

- Thu thập các tài liệu tổng quan về đặc trưng nước thải sinh hoạt và các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt

- Xác định các thông số thiết kế bao gồm thành phần, tính chất nước thải và nguồn

xả thải

- Đưa ra các phương án xử lý và chọn phương án xử lý hiệu quả nhất để thiết kế hệ thống xử lý nước thải của cao ốc

- Tính toán thiết kế các công trình đơn vị và thể hiện phần tính toán trên các bản vẽ

kỹ thuật

- Dự toán chi phí xây dựng, thiết bị, hóa chất, chi phí vận hành trạm xử lý nước thải

1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

Xây dựng trạm XLNT sinh hoạt cho cao ốc văn phòng Sông Trà là góp phần vào việc bảo vệ môi trường chung cho cộng đồng, đảm bảo phát triển bền vững cho tương lai

Góp phần nâng cao ý thức bảo vệ môi trường cho người dân trong cao ốc cũng như mọi người xung quanh

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CAO ỐC VĂN PHÒNG SÔNG TRÀ 2.1 GIỚI THIỆU VỀ QUẬN 3

Vị trí địa lý: Quận 3 là một quận nội thành của Thành phố Hồ Chí Minh, là một trong

các quận trung tâm và cũng thuộc khu vực Sài Gòn, Bến Nghé trước đây Quận được Pháp thành lập từ năm 1920, đến 1956 thì trở thành một phần của Đô thành Sài Gòn thuộc Việt Nam Cộng hòa

Dân số quận 3 hiện nay khoảng 200 ngàn người, mật độ dân số 40.000 người/km2 Dân

số trong độ tuổi lao động chiếm tỷ lệ cao, khoảng 75% dân

Với vị trí nằm ở trung tâm thành phố, diện tích 4,9 km2 có địa giới hành chánh:

 Phía Bắc giáp quận Phú Nhuận

 Phía Đông Bắc giáp Quận 1, ranh giới là đường Hai Bà Trưng

 Đông Nam giáp Quận 1, ranh giới là đường Nguyễn Thị Minh Khai

 Tây Nam giáp Quận 10 qua đường Cách mạng tháng Tám

 Nam giáp đại lộ Lý Thái Tổ ngăn cách với Quận 10

Về mặt tổ chức hành chính, quận 3 có 14 phường có tên gọi từ phường 1 đến phường

14 Trụ sở Ủy ban nhân dân quận 3 được đặt tại 99 Trần Quốc Thảo, phường 7, Hồ Chí Minh

 Cơ sở hạ tầng:

 Đường bê tông nhựa có tên: 47 đường với tổng chiều dài 46.336m và diện tích 696.152m2 Trong đó, có đường Cách Mạng Tháng Tám, đường Nam Kỳ Khởi Nghĩa là đường trục bắc nam của Thành phố và đường Võ Thị Sáu, đường Điện Biên Phủ là đường trục đông tây của Thành phố

 Đường hẻm: 683 đường với tổng chiều dài 77.775m và diện tích 303.277m2

 Điện, nước, viễn thông đảm bảo đáp ứng 100% nhu cầu của dân cư, cơ quan và doanh nghiệp

 Nhà ở: có 37.057 căn nhà, căn hộ với 2,5 triệu m2 bình quân 11m2/người, trong đó nhà kiên cố chiếm 62%, bán kiên cố chiếm 38%

 Tình hình kinh tế:

 Từ năm 1975 trở về trước, Quận 3 là địa bàn dân cư, hoạt động kinh tế không đáng kể

 Qua 30 năm phát triển, hiên nay Quận 3 là một quận có các hoạt động kinh

tế thuộc loại khá của Thành phố theo cơ cấu: Thương mại – dịch vụ và Công nghiệp – tiểu công nghiệp

 Giá trị sản xuất công nghiệp đạt 1.146 tỷ đồng (chỉ tính các doanh nghiệp ngòai quốc; giá cố định 94), doanh thu thương mại-dịch vụ (chỉ tính các doanh nghiệp ngòai quốc doanh) đạt 23.100 tỷ đồng Tổng thu ngân sách nhà nước trên địa bàn năm 2005 đạt 711 tỷ đồng (cao hơn 32 tỉnh)

 Số cơ sở sản xuất kinh doanh:

Tính đến 31/12/2005 trên địa bàn quận có 15.799 cơ sở với trên 100 ngàn lao động Riêng số lượng doanh nghiệp là 2137, đứng hàng thứ 5 sau Quận 1 và Quận Tân Bình, Quận Bình Thạnh, Quận Gò Vấp Cụ thể:

 Doanh nghiệp công nghiệp: 245

 Doanh nghiệp xây dựng: 186

 Doanh nghiệp thương mại - dịch vụ: 1.706

 Số hộ tiểu công nghiệp: 924

 Số hộ thương mại - dịch vụ: 12.393

 Số chi nhánh sản xuất kinh doanh: 345

Về trung tâm thương mại có 4 chợ cấp Quận quản lý: Bàn Cờ, Vườn Chuối, Nguyễn Văn Trỗi, Bùi Phát; 2 siêu thị: Coopmart Nguyễn Đình Chiểu, Citymart Minh Châu; 3 trung tâm điện máy: Lộc Lê, Ideal, VietnamShop

2.2 GIỚI THIỆU VỀ CAO ỐC VĂN PHÒNG SÔNG TRÀ [7]

2.2.1 Thông tin chung

Địa điểm thực hiện: 96 Cao Thắng, Phường 4, Quận 3, Tp HCM

Địa chỉ liên hệ: 65C Cao Thắng, Phường 4, Quận 3, Tp HCM

- Phía Đông – Bắc giáp: đường số 4 + trường THCS Bàn Cờ

- Phía Tây – Nam giáp: đường Cao Thắng + sân khấu kịch Sài Gòn

- Phía Đông – Nam giáp: nhà dân + cao ốc Hoàn Mỹ

- Phía Tây – Bắc giáp: nhà dân, đường Nguyễn Hiền + cư xá Đô Thành

Hình 2.1 Sơ đồ vị trí của dự án [12]

 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - Văn hoá - Xã hội

- Nhiệt độ trung bình hằng năm: 270C

- Độ ẩm trung bình: 73% -80%

- Mưa trung bình năm: 1.940,8 mm/năm, 79,1-92,7% lượng mưa tập trung vào mùa mưa (tháng 8 – 11)

- Gió: Có 2 hướng gió chủ đạo:

Tây Nam xuất hiện vào mùa mưa tần suất là : 66%

Đông Nam xuất hiện vào mùa khô tần suất là : 20 – 22%

Tốc độ gió trung bình 2m/s, mạnh nhất 25 – 30m/s, hầu như không có bão

 Đặc điểm khu vực dự án và các đối tượng xung quanh

Dự án nằm trong phạm vi nội thành nên đối tượng xung quanh dự án chủ yếu là các của hàng kinh doanh dịch vụ, văn phòng, trung tâm thương mại

- Hiện trạng khu đất: là đất trống đã được san nền

- Cơ sở hạ tầng: đường giao thông tại dự án đã được hoàn thiện Hệ thống điện, cấp nước, thoát nước đã được đấu nối vào khu vực dự án

+ Hệ thống thoát nước thải: gồm 1 tuyến ống thoát ra đường Cao Thắng

+ Hệ thống thoát nước mưa: gồm 2 tuyến, 1 tuyến ống thoát ra đường Cao Thắng, 1 tuyến ống thoát ra đường Nguyễn Hiền

2.2.3 Các công trình chính

Dự án được triển khai thực hiện với quy mô công trình theo giấy phép xây dựng số 102/GPXDĐC ngày 17/9/2013 như sau:

- Số tầng: 02 hầm tầng; 08 tầng (trệt + lửng + 07 lầu); sân thượng

- Chiều cao công trình: 40m

- Chiều cao từng tầng: tầng hầm 1: 3,65m; tầng hầm 2: 3m; tầng 1: 4,2m; tầng lửng: 3,8m; tầng 2-5: 4,2 m/tầng; tầng 6: 5m; tầng 7-8: 3,3m/tầng; sân thượng: 2,8m

Từ tầng trệt đến tầng 4 sử dụng làm khu thương mại và nhà hàng, diện tích 3515,96 m2

và các cửa hang đồ trang trí nội thất

+ Tầng 4: phục vụ thương mại bao gồm chủ yếu là shop thời trang của các thương hiệu nổi tiếng như Mango, Channel, Levis, Gucci, Valentine, Versace…

và các cửa hang đồ trang trí nội thất

+ Tầng 5: phục vụ các hoạt động thể dục thể thao bao gồm các loại hình như thể dục thẩm mĩ, thể hình, yoga, … (không bố trí hồ bơi)

+ Tầng 6: dùng làm hội trường

+ Tầng 7: dùng làm văn phòng cho thuê

+ Tầng 8: dùng làm văn phòng cho thuê

+ Sân thượng: dùng để kinh doanh buôn bán cà phê, thức ăn nhẹ

+ Tầng hầm 1: dung để làm bãi đậu xe

+ Tầng hầm 2: dung để làm bãi đậu xe

Dự án sử dụng nguồn điện chính là điện lưới Quốc gia

Lưới điện trung áp

Tuyến cáp trung thế 22KV cấp cho dự án đi ngầm vào tầng hầm, sau đó đi nổi trong

máng cáp trên trần tầng hầm đến trạm điện đặt tại tầng trệt

Lưới điện hạ áp

Từ phòng máy biến áp, điện áp 22KV được biến áp thành 380/220V-50Hz cung cấp điện đến các tủ phân phối chính ở từng khu, từ tủ chính này điện cấp đến các tủ nhánh ở các tầng trong nhà

Lưới điện phân phối cho từng khối nhà, từng tầng và các tủ nhánh trong các khu, chiếu sáng lối đi, sân bãi …, dây được dẫn đi âm dưới sàn hay trên trần luồn trong ống PVC hay trên máng cáp, dùng cáp đồng 1 lõi

Để vận hành hệ thống điện tối ưu, cần cân bằng phụ tải giữa các pha, nên phân bố hợp lý đối xứng giữa các pha, lắp đặt tụ bù để tăng cao hệ số cos

Khi thiết kế lắp đặt thiết bị điện phải tính toán thích hợp với việc bổ sung thêm phụ tải sau này, theo những giai đoạn phát triển của dự án do việc gia tăng phụ tải, sẵn sàng cho việc nâng cấp phụ tải trong tương lai

c) Hệ thống giao thông

Công trình nằm giữa 03 đường giao thông: Cao Thắng, Nguyễn Hiền, Điện Biên Phủ Ngoài ra còn một số tuyến đường giao thông khác kết nối với các tuyến đường kế cận của dự án như sau: Đường Nguyễn Đình Chiểu, Võ Văn Tần, Nguyễn Minh Khai,

Ba Tháng Hai, Cách Mạng Tháng 8

Giao thông nội khu được thiết kế theo đường 2 chiều Tại các giao lộ, bán kính bó vỉa được thiết kế phù hợp với quy chuẩn xây dựng với bán kính r = 8m Góc cắt tại các giao lộ theo quy chuẩn như đã trình bày ở trên (5m) Độ dốc dọc và ngang đường đảm bảo thoát nước mặt được nhanh nhất, giữ gìn vệ sinh môi trường và nâng cao tuổi thọ đường

Do khả năng lún không đều của nền đất san lấp theo thời gian, nên sử dụng loại kết cấu đường mềm (bề mặt trải bê tông nhựa) Đối với đường giao thông, kết cấu áo đường như sau:

- Bê tông nhựa nóng C15, dày 30mm, Eyc = 159Mpa

- Tưới nhựa tiêu chuẩn 0.5kg/m2

- Bê tông nhựa nóng C25, dày 40mm, Eyc = 150Mpa

- Tưới nhựa tiêu chuẩn 1.0kg/m2

- Cấp phối đá dăm lọai 1 dày 150mm; K= 0,98; Eyc= 140MPa

- Cấp phối đá dăm lọai 2 dày 250mm; K= 0,98; Eyc= 98,90Mpa

- Đá mi dày 300mm; K =0,98; Eyc= 49,05Mpa

- Nền đầm chặt K= 0,95; lớp trên cùng dày 300mm có K= 0,98; Eyc= 25Mpa Kết cấu vỉa hè:

- Gạch bê tông tự chèn dày 100, M400

- Cát hạt trung đầm chặt dày 300mm; K≥ 0,95

- Nền đất (hoặc cát) đầm chặt; K≥ 0,9

d) Hệ thống thông tin liên lạc

Hệ thống thông tin bao gồm truyền hình cáp, điện thoại, mạng máy tính

- Truyền hình cáp: Tín hiệu từ tủ chính được dẫn đến các tủ nhánh ở từng tầng trong lô đặt trong ống, máng cáp (được lắp trong giếng điện) để dẫn đến các tủ phân phối tầng

- Điện thoại và mạng máy tính: Tín hiệu từ tủ chính được dẫn đến các tủ nhánh ở từng tầng trong khối nhà đều đi luồn trong ống, máng cáp

CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 3.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI

3.1.1 Khái niệm về nước thải

- Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đã bị thay đổi thành phần và tính chất, được sử dụng vào các mục đích như: sinh hoạt, dịch

vụ, tưới tiêu, thuỷ lợi, chế biến công nghiệp, chăn nuôi, các xí nghiệp …

- Nguồn nước tiếp nhận nước thải là nguồn nước mặt hoặc vùng nước biển ven bờ,

có mục đích sử dụng xác định, nơi mà nước thải sinh hoạt thải vào

- Thông thường nước thải được phân theo nguồn phát sinh ra chúng:

Nước thải sinh hoạt :nước thải từ các khu dân cư,hộ gia đình ,bệnh viện

Nước thải công nghiệp: là nước thải từ các xí nghiệp sản xuất công nghiệp, thủ công, giao thông vận tải …

Nước thải tự nhiên :nước mưa,ở những thành phố hiện đại chúng được gom theo hệ thống thoát nước riêng

Nước thấm qua :nước mưa thấm qua hệ thống cống

Nước thải đô thị :là chất lỏng trong hệ thống cống thoát của thành phố đó

là hỗn hợp các loại nước trên

3.1.2 Vai trò và tác hại của nước thải

a Vai trò

Trong nước thải có nhiều hợp chất hữu cơ, vô cơ và thành phần vi sinh vật cho nên một số loại nước thải giúp ích cho quá trình sản xuất nông nghiệp, cung cấp cho cây trồng một số chất dinh dưỡng như: N.P.C … và một số chất hữu cơ

Bên cạnh đó sinh vật trong nước thải thấm vào đất phân huỷ các chất có trong đất giúp đất tươi xốp

Nước thải sau khi sử lý có thể đưa vào tái sử dụng trong công nghiệp và nông nghiệp

b Tác hại

Nước thải làm ô nhiễm môi trường nước gây ảnh hưởng đến hoạt sống bình thường của người và sinh vật

Trong quá trình phát trển của nền công nghiệp, nông nghệp cũng như qua s trình

đô thị hóa hiện nay dẫn tới việc sử dụng nước ngày càng nhiều và lượng nước thỉa càng lớn Trong nước thải lại có nhiều chất và vi sinh vật mang tính độc hại.Nếu không đước

sử lý, kiểm soát thích hợp sẽ ảnh hưởng rất xấu đến môi trường nói chung xét cho cùng

ô nhiễm môi trường nước trên thế giới hiện nay đều do hoạt động của con người,trong

đó chủ yếu là nước thải

Hơn thế nữa, môi trường lại có khả năng xâm nhập vào cơ thể động thực vật và con người bởi nhu cầu của sinh vật cho nên nó tác động trực tiếp đến mọi hoạt động sống của con người, gây nên nhiều tác hại xấu ảnh hưởng đến mọi mặt trong xã hội

3.1.3 Tính chất nước thải sinh hoạt

Nguồn phát sinh nước thải chủ yếu ở khu dân cư chủ yếu từ các hoạt động sinh hoạt thường ngày (ăn uống, tắm giặt, ), nước thải được chia ra làm hai loại:

Nước thải do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh

Nước thải do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi

kể cả làm vệ sinh sàn nhà

Nước thải do bài tiết của con người từ phòng vệ sinh được xử lý sơ bộ trong bể tự hoại trước khi chảy vào hệ thống cống chung và dẫn đến hệ thống xử lý nước thải tập trung

Nước thải sinh hoạt thông thường chiếm khoảng 80% lượng nước được cấp cho sinh hoạt Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học, ngoài ra còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trung gây bệnh rất nguy hiểm Nồng

độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khaorng 150 – 450 mg/l theo trọng lượng khô Có khoảng 20-40% chất hữu cơ khó bị phân huỷ sinh học Ở những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không được xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

Ngoài ra, nước thải sinh hoạt thường chứa các thành phần dinh dưỡng rất cao Nhiều trường hợp, lượng chất dinh dưỡng này vượt qua nhu cầu phát triển của vi sinh vật dung trong xử lý bằng phương pháp sinh học Trong các công trình xử lý nước theo phương pháp sinh học Trong các công trình xử lý nước theo phương pháp sinh học, lượng dinh dương cần thiết trung bình tính theo tỷ lệ BOD5:N: P = 100 : 5: 1, các chất hữu cơ có trong nước thải không được chuyển hoá hết bởi các vi sinh vật mà có khoảng

20 – 40% BOD không qua quá trình chuyển hoá bở vi sinh vật, chúng chuyển ra chung với bùn lắng

3.1.4 Các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải

a Thông số vật lý

 Hàm lượng chất rắn lơ lửng

Các chất rắn lơ lửng trong nước ((Total) Suspended Solids – (T)SS - SS) có thể có bản chất là:

- Các chất vô cơ không tan ở dạng huyền phù (Phù sa, gỉ sét, bùn, hạt sét);

- Các chất hữu cơ không tan;

- Các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh…)

Sự có mặt của các chất rắn lơ lửng cản trở hay tiêu tốn thêm nhiều hóa chất trong quá trình xử lý

Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là H2S _ mùi trứng thối Các hợp chất khác, chẳng hạn như indol, skatol, cadaverin và cercaptan được tạo thành dưới điều kiện yếm khí có thể gây ra những mùi khó chịu hơn cả H2S

 Độ màu

Màu của nước thải là do các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, thuốc nhuộm hoặc

do các sản phẩm được tao ra từ các quá trình phân hủy các chất hữu cơ Đơn vị đo độ màu thông dụng là mgPt/L (thang đo Pt _Co)

Độ màu là một thông số thường mang tính chất cảm quan, có thể được sử dụng để đánh giá trạng thái chung của nước thải

b Thông số hóa học

 Độ pH của nước

pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường được dùng

để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước

Độ pH của nước có liên quan dạng tồn tại của kim loại và khí hoà tan trong nước

pH có ảnh hưởng đến hiệu quả tất cả quá trình xử lý nước Độ pH có ảnh hưởng đến các quá trình trao chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vật nước Do vậy rất có ý nghĩa về khía cạnh sinh thái môi trường

 Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand - COD)

COD là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các hợp chất hoá học trong nước bao gồm

cả vô cơ và hữu cơ Như vậy, COD là lượng oxy cần để oxy hoá toàn bộ các chất hoá học trong nước, trong khi đó BOD là lượng oxy cần thiết để oxy hoá một phần các hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ bởi vi sinh vật

COD là một thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ nói chung và cùng với thông số BOD, giúp đánh giá phần ô nhiễm không phân hủy sinh học của nước từ đó có thể lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp

 Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand - BOD)

BOD (Biochemical oxygen Demand - nhu cầu oxy sinh hoá) là lượng oxy cần thiết

để vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ theo phản ứng:

Chất hữu cơ + O2  CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm trung gian

Trong môi trường nước, khi quá trình oxy hoá sinh học xảy ra thì các vi sinh vật

sử dụng oxy hoà tan, vì vậy xác định tổng lượng oxy hoà tan cần thiết cho quá trình phân huỷ sinh học là phép đo quan trọng đánh giá ảnh hưởng của một dòng thải đối với nguồn nước BOD có ý nghĩa biểu thị lượng các chất thải hữu cơ trong nước có thể bị phân huỷ bằng các vi sinh vật

 Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen - DO)

DO là lượng oxy hoà tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các sinh vật nước (cá, lưỡng thê, thuỷ sinh, côn trùng v.v ) thường được tạo ra do sự hoà tan từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo

Nồng độ oxy tự do trong nước nằm trong khoảng 8 - 10 ppm, và dao động mạnh phụ thuộc vào nhiệt độ, sự phân huỷ hoá chất, sự quang hợp của tảo và v.v Khi nồng

độ DO thấp, các loài sinh vật nước giảm hoạt động hoặc bị chết Do vậy, DO là một chỉ

số quan trọng để đánh giá sự ô nhiễm nước của các thuỷ vực

 Nitơ và các hợp chất chứa nitơ

Trong nước mặt cũng như nước ngầm nitơ tồn tại ở 3 dạng chính là: ion amoni

(𝑁𝐻4+), nitrit ( 𝑁𝑂2− ) và nitrat ( 𝑁𝑂3−) Dưới tác động của nhiều yếu tố hóa lý và do hoạt động của một số sinh vật các dạng nitơ này chuyển hóa lẫn nhau, tích tụ lại trong nước

ăn và có độc tính đối với con người Nếu sử dụng nước có 𝑁𝑂2− với hàm lượng vượt mức cho phép kéo dài, trẻ em và phụ nữ có thai có thể mắc bệnh xanh da vì chất độc này cạnh tranh với hồng cầu để lấy oxy

 Phospho và các hợp chất chứa phospho

Trong các loại nước thải, Phospho hiện diện chủ yếu dưới các dạng phosphat Các hợp chất Phosphat được chia thành Phosphat vô cơ và Phosphat hữu cơ

Phospho là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triển của sinh vật Việc xác định Phospho tổng là một thông số đóng vai trò quan trọng để đảm bảo quá trình phát triển bình thường của các vi sinh vật trong các hệ thống xử lý chất thải bằng phương pháp sinh học

Phospho và các hợp chất chứa Phospho có liên quan chặt chẽ đến hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, do sự có mặt quá nhiều các chất này kích thích sự phát triển mạnh của tảo và vi khuẩn lam

 Chất hoạt động bề mặt

Các chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nước và ưa nước tạo nên sự phân tán của các chất đó trong dầu và trong nước Nguồn tạo ra các chất hoạt động bề mặt là do việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt và trong một số ngành công nghiệp

 Thông số vi sinh vật học

Nhiều vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước thải có thể truyền hoặc gây bệnh cho người Chúng vốn không bắt nguồn từ nước mà cần có vật chủ để sống ký sinh, phát triển và sinh sản Một số các sinh vật gây bệnh có thể sống một thời gian khá dài trong nước và là nguy cơ truyền bệnh tiềm tàng, bao gồm vi khuẩn, virus, giun sán

Vi khuẩn: Các loại vi khuẩn gây bệnh có trong nước thường gây các bệnh về đường ruột, như dịch tả (cholera) do vi khuẩn Vibrio comma, bệnh thương hàn (typhoid) do vi khuẩn Salmonella typhosa

Virus: có trong nước thải có thể gây các bệnh có liên quan đến sự rối loạn hệ thần kinh trung ương, viêm tủy xám, viêm gan Thông thường khử trùng bằng các quá trình khác nhau trong các giai đoạn xử lý có thể diệt được virus

Giun sán (helminths): Giun sán là loại sinh vật ký sinh có vòng đời gắn liền với hai hay nhiều động vật chủ, con người có thể là một trong số các vật chủ này Chất thải của người và động vật là nguồn đưa giun sán vào nước Tuy nhiên, các phương pháp xử

lý nước hiện nay tiêu diệt giun sán rất hiệu quả

3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

3.2.1 PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC

Xử lý cơ học là nhằm loại bỏ các tạp chất không hoà tan chứa trong nước thải và được thực hiện ở các công trình xử lý: song chắn rác, bể lắng cát, vể lắng, bể lọc các loại

Phương pháp xử lý cơ học được sử dụng để tách các chất không hoà tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải hay tác nước ra khỏi chất rắn

Phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ 60% SS và 20% BOD

Nếu có kết hợp làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ sinh học thì phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ 75% SS và 30-35% BOD

3.2.1.1 Song chắn rác [9]

Song chắn rác dùng để giữ lại các tạp chất thô như giấy, rác, túi nilon, vỏ cây và các tạp chất có trong nước thải nhằm đảm bảo cho máy bơm, các công trình và thiết bị

xử lý nước thải ở phía sau hoạt động ổn định

Song chắn rác có thể đặt cố định hoặc di động, cũng có thể là tổ hợp cùng với máy nghiền nhỏ Thông dụng nhất là song chắn rác cố định Các song chắn được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào của kênh dẫn, nghiêng một góc 60 – 70% Thanh song chắn có thể có tiết diện tròn, vuông hoặc hỗn hợp Thanh song chắn có tiết diện tròn có trở lực nhỏ nhất nhưng nhanh bị tắc bởi các vật bị giữ lại Do đó thông dụng hơn cả là thanh có tiết diện hỗn hợp, cạnh vuông góc ở phía sau và cạnh tròn ở phía trước hướng đối diện với dòng chảy

Dựa vào khoảng cách giữa các thanh, người ta chia song chắn thành 2 loại: song chắn thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 – 100 mm và song chắn mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 – 25 mm Để tính kích thước song chắn, dựa vào tốc độ nước thải chảy qua khe giữa các thanh, thường lấy bằng 0,8 – 1 m/s chấp nhận giả thiết 30% diện tích song chắn bị bít kín Nên khống chế tốc độ dòng chảy trước song chắn rác từ

0,6 m/s trở lên để tránh hiện tượng lắng cát

Thiết bị chắn rác bố trí tại các máng dẫn nước thải trước trạm bơm nước thải và trước các công trình xử lý nước thải

Hình 3.1 Song chắn rác [13]

3.2.1.2 Bể thu và tách dầu mỡ

Bể thu dầu: Được xây dựng trong khu vực bãi đỗ và cầu rửa ô tô, xe máy, bãi chứa dầu và nhiên liệu, nhà giặt tẩy của khách sạn, bệnh viện hoặc các công trình công cộng khác, nhiệm vụ đón nhận các loại nước rửa xe, nước mưa trong khu vực bãi đỗ xe…

Bể tách mỡ: Dùng để tách và thu các loại mỡ động thực vật, các loại dầu… có trong nước thải Bể tách mỡ thường được bố trí trong các bếp ăn của khách sạn, trường học, bệnh viện… xây bằng gạch, bê tông cốt thép, thép, nhựa composite… và bố trí bên trong nhà, gần các thiết bị thoát nước hoặc ngoài sân gần khu vực bếp ăn để tách dầu

mỡ trước khi xả vào hệ thống thoát nước bên ngoài cùng với các loại nước thải khác

Hình 3.2 Bể tách dầu mỡ [14]

3.2.1.3 Bể điều hòa [6, 8]

Lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải các khu dân cư, công trình công cộng như các nhà máy xí nghiệp luôn thay đổi theo thời gian phụ thuộc vào các điều kiện hoạt động của các đối tượng thoát nước này Sự dao động về lưu lượng nước thải, thành phần và nồng độ chất bẩn trong đó sẽ ảnh hưởng không tốt đến hiệu quả làm sạch nước thải Trong quá trình lọc cần phải điều hoà lưu lượng dòng chảy, một trong những phương án tối ưu nhất là thiết kế bể điều hoà lưu lượng

Bể điều hoà làm tăng hiệu quả của hệ thống xử lý sinh học do nó hạn chế hiện tượng quá tải của hệ thống hoặc dưới tải về lưu lượng cũng như hàm lượng chất hữu cơ giảm được diện tích xây dựng của bể sinh học Hơn nữa các chất ức chế quá trình xử lý sinh học sẽ được pha loãng hoặc trung hoà ở mức độ thích hợp cho các hoạt động của

Theo nguyên lý làm việc, người ta chia bể lắng cát thành ba loại: bể lắng ngang,

bể lắng đứng và bể lắng ly tâm

3.2.1.4.1 Bể lắng ngang [6]

Bể lắng ngang có dạng hình chữ nhật Thông thường bể lắng ngang được sử dụng

trong các trạm xử lý có công suất trên 30000 m3/ngày đêm Trong bể lắng ngang, người

ta chia dòng chảy và quá trình lắng thành bốn vùng: vùng nước thải vào, vùng tách, vùng

bể lắng đứng phụ thuộc vào chất keo tụ, sự phân bố đều của dòng nước và chiều cao vùng lắng

Bể lắng đứng thường có dạng hình vuông hoặc hình tròn và được sử dụng cho các trạm xử lý có công suất đến 3000 m3/ngày đêm

Hình 3.4 Bể lắng đứng [16]

3.2.1.4.3 Bể lắng ly tâm [6]

Mặt bằng là hình tròn, nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể rồi thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngoài

Ngoài ra còn có loại bể lắng trong đó quá trình lắng được lọc qua tầng cặn lơ lửng, gọi là bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng

Hình 3.5 Bể lắng ly tâm [16]

3.2.1.5 Bể lọc [8]

Công trình này dùng để tách các phần tử lơ lửng, phân tán có trong nước thải với kích thước tương đối nhỏ sau bể lắng bằng cách cho nước thải đi qua các vật liệu lọc như cát, thạch anh, than cốc, than bùn, than gỗ, sỏi nghiền nhỏ… Bể lọc thường làm việc với hai chế độ lọc và rửa lọc Đối với nước thải ngành chế biến thủy sản thì bể lọc

ít được sử dụng vì nó làm tăng giá thành xử lý Quá trình lọc chỉ áp dụng cho các công nghệ xử lý nước thải tái sử dụng và cần thu hồi một số thành phần quí hiếm có trong nước thải Các loại bể lọc được phân loại như sau:

Nếu điều kiện vệ sinh cho phép, thì sau khi xử lý cơ học nước thải được khử trùng

và xả vào nguồn, nhưng thường thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi cho qua xử lý sinh học

Về nguyên tắc, xử lý cơ học là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi xử lý tiếp theo

3.2.2 PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ

Bản chất của quá trình xử lý hoá lý là áp dụng các quá trình vật lý và hoá học để loại bớt chất ô nhiễm ra khỏi nước thải Chủ yếu để xử lý nước thải công nghiệp Giai đoạn xử lý hoá lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với phương pháp cơ

học, hoá học, sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh Xử lý hoá lý bao gồm:

3.2.2.1 Bể keo tụ, tạo bông [8]

Phương pháp áp dụng một số chất như phèn nhôm, phèn sắt, polymer có tác dụng kết dính các chất khuếch tán trong dung dịch thành các hạt có kích cỡ và tỷ trọng lớn hơn rồi lắng để loại bớt các chất ô nhiễm ra khỏi nước thải

Việc lựa chọn chất tạo bông hay keo tụ phụ thuộc vào tính chất và thành phần của nước thải cũng như của chất khuếch tán cần loại Trong một số trường hợp các chất phụ trợ nhằm chỉnh cho giá trị pH của nước thải tối ưu cho quá trình tạo bông và keo tụ Trong một số trường hợp phương pháp loại bớt màu của nước thải nếu kết hợp áp dụng một số chất phụ tợ khác

Các chất keo tụ thường dùng là: phèn nhôm (Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O)

Phèn sắt (Fe2(SO4)3.2H2O, Fe2(SO4)3.3H2O,FeSO4.7H2O và FeCl3) hoặc chất keo

tụ không phân ly, dạng cao phân tử có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp Các chất keo tụ cao phân tử cho phép nâng cao đáng kể hiệu quả của quá trình keo tụ và lắng bông cặn sau đó

Hình 3.6 Quá trình hình thành bông cặn [18]

3.2.2.2 Bể tuyển nổi [8]

Các loại công trình này thường được ứng dụng khi xử lý nước thải công nghiệp, nhằm loại bỏ các tạp chất có khối lượng riêng nhỏ hơn nước, chúng gây ảnh hưởng xấu tới các công trình thoát nước (mạng lưới và các công trình xử lý) Vì vậy, ta phải thu hồi các chất này trước khi đi vào các công trình phía sau Các chất này sẽ bịt kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong các bể sinh học… và chúng cũng phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính trong bể Aerotank, gây khó khăn trong quá trình lên men cặn

Đối với nước thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ thường thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt nổi

Hình 3.7 Thiết bị tuyển nổi DAF [17]

3.2.2.3 Phương pháp hấp thụ [8]

Phương pháp này được dùng để loại bỏ hết các chất bẩn hòa tan vào nước mà phương pháp xử lý sinh học và các phương pháp không loại bỏ được với hàm lượng rất nhỏ Thông thường đây là các hợp chất hòa tan có tính độc cao hoặc các chất có màu và mùi khó chịu

Các chất hấp thụ thường dùng là than hoạt tính, đất sét hoặc silicagel, keo nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất như sỉ mạ sắt Trong số này, than hoạt tính được dùng phổ biến nhất Các chất hữu cơ kim loại nặng và các chất dễ bị than hấp thụ Lượng chất hấp thụ này phụ thuộc vào 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, allcybenzen, sufornicaid, thuốc nhuộm, các hợp chất thơm

Phương pháp hấp thụ có thể hấp thụ từ 58 – 95% các chất hữu cơ và màu Ngoài ra, để kim loại nặng, các chất hữu cơ và vô cơ độc hại người ta còn dùng than bùn để hấp thụ và nuôi bèo tẩy trên mặt hồ

3.2.2.4 Phương pháp hấp phụ [12]

Phương pháp hấp phụ được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải chứa kim loại, các loại chất bẩn khác nhau Có thể dùng để xử lý cục bộ khi trong nước thải hàm lượng chất nhiễm bẩn nhỏ và có thể xử lý triệt để nước thải đã qua xử lý sinh học hoặc các biện pháp xử lý hóa học

Hiện tượng tăng nồng độ chất tan trên bề mặt phân chia giữa hai pha gọi là hiện thượng hấp phụ Hấp phụ có thể diễn ra ở bề mặt biên giới giữa hai pha lỏng và khí, giữa pha lỏng và pha rắn

Nguyên tắc: Hiện tượng chuyển hóa khối lượng: chất bẩn lỏng/rắn được giữ nguyên trên bề mặt chất rắn Một số chất có khả năng cố định trên bề mặt chất rắn Chất hấp phụ:

Những chất hấp phụ có thể là: Than hoạt tính, silicagel, nhựa tổng hợp có khả năng trao đổi ion, cacbon sunfua, than nâu, than bùn, than cốc, đôlômit, cao lanh, tro và các dung dịch hấp phụ lỏng Bông cặn của những chất keo tụ và bùn hoạt tính từ bể aerotank cũng có khả năng hấp phụ

Than hoạt tính là chất hấp thụ thông dụng nhất Than hoạt tính phải xốp, có độ rỗng lớn để bề mặt có thể hút được phân tử của các chất bẩn hữu cơ tổng hợp, phải có khả năng chống mài mòn và dễ thấm ướt trong nước Than dùng để xử lý nước thải nên

có các hoạt tính xúc tác nhỏ nhất đối với các phản ứng oxy hóa, ngưng tụ và không làm mất giá trị của sản phẩm đã thu hồi

Phân loại hấp phụ:

Hấp phụ hóa học: Lực hóa học có thể gây nên sự dính bám do các phản ứng hóa học gây ra giữa các chất bị hấp phụ và chất hấp phụ Trong xử lý nước thải hầu hết quá

trình hấp phụ là sự kết hợp của hai quá trình trên

Hấp phụ lý học: Khi một phân tử qua bề mặt chất hấp phụ sau đó đi vào khe rỗng

và dính kết lên bề mặt bằng các lực lý học Hạt bị hấp phụ tương đối tự do, có thể chuyển động trên bề mặt chất hấp phụ Hấp phụ nhiều lớp: lớp hạt mới bị hấp phụ lên lớp hạt

+ Tính hấp phụ tăng cao khi kích thước giảm;

+ Tổng dung lượng hấp phụ của chất hấp phụ phụ thuộc vào diện tích bề mặt; + Tuy nhiên, kích thước hạt không ảnh hưởng lớn tổng diện tích bề mặt nằm bên trong hạt than

- pH: Ảnh hưởng nhiều, pH tối ưu đối với quá trình hấp phụ phải được xây dựng bằng thực nghiệm

- Nhiệt độ: Tốc độ hấp phụ tăng khi nhiệt độ tăng

- Kích thước phân tử:

+ Kích thước chất bị hấp phụ quyết định khả năng đi vào khe rỗng

+ Phân tử càng nhỏ, tính di động càng lớn, dễ khuếch tán vào khe rỗng Hấp phụ

mạnh nhất khi khe rỗng đủ lớn cho phép các phân tử đi vào

3.2.2.5 Phương pháp trao đổi ion [8]

Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để xử lý nước thải để loại bỏ các kim loại như: Zn, Pb, 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 được ứng dụng rộng rãi để tách muối trong xử lý nước

cấp cũng như nước thải

Bản chất của quá trình trao đổi ion:

Quá trình trao đổi ion bao gồm việc chuyển các muối thành các acid tương ứng bằng nhựa trao đổi ion dương gốc hydro và loại bỏ những acid này bằng nhựa trao đổi ion âm

Hai loại nhựa này thường bố trí trong các cột trao đổi ion tách rời, nước đi qua cột nhựa thứ nhất sau đó đi qua cột thứ hai, quá trình này gọi là quá trình khử khoáng 2 bậc Thông thường cột trao đổi cation (ion dương) được đặt trước cột trao đổi anion, nhưng trong một vài trường hợp thứ tự này có thể được bố trí ngược lại

Hai loại nhựa trao đổi ion này cũng có thể được trộn lẫn với nhau trong một cột trao đổi, trong trường hợp này gọi là cột nhựa trao đổi ion hỗn hợp

Các muối hòa tan trong nước phân ly thành các ion dương (cation) và các ion âm (anion) cho phép dung dịch dẫn điện, các chất phân ly được gọi là chất điện phân Dung dịch luôn ở tạng thái trung hòa điện

Tương tự như thế các nhựa trao đổi chứa các cation mang điện tích dương và anion mang điện tích âm trong điều kiện trung hòa điện Nhưng nhựa trao đổi ion khác dung dịch ở chỗ nó chỉ có một hoặc hai loại ion có thể di chuyển hay trao đổi

3.2.3 PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC

Các phương pháp hóa học thường được ứng dụng trong xử lý nước thải: trung hòa, oxi hóa và khử Các phương pháp này được ứng dụng để khử các chất hòa tan và trong các hệ thống cấp nước khép kín Tùy theo tính chất nước thải và mục đích cần xử lý mà công đoạn xử lý hóa học được đưa vào vị trí nào Chi phí sử dụng phương pháp này thường cao

3.2.3.1 Phương pháp trung hòa [8]

Nước thải càn được trung hòa (đưa pH = 6,5-8,5) trước khi thải vào nguồn tiếp nhận hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo

Tùy thuộc vào thể tích, nồng độ của nước thải, chế độ thải, khả năng sẵn có và giá thành của tác nhân hóa học để lựa chọn phương pháp trung hòa Trung hòa nước thải có thể được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:

 Trung hòa bằng trộn lẫn chất thải

 Trung hòa bằng bổ sung các tác nhân hóa học

 Trung hòa nước thải axit bằng cách lọc qua vật liệu trung hòa bằng các

khí axit

3.2.3.2 Phương pháp oxi hóa khử [8]

Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxy hóa như clo ở dạng khí và hóa lỏng, các hợp chất của clo như NaOCl, Ca(OCl)2 và KMnO4, K2Cr2O7, H2O2, oxy của không khí, O3 Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất không độc hại hoặc ít độc hại hơn và tách ra khỏi nước Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hóa học

Các chất oxy hóa thuồng được dùng trong xử lý nước thải: clo, hydro peoxyt, oxy trong không khí, ozon, tia UV

3.2.4 PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG [5]

Dùng các hóa chất hoặc các tác nhân có tính độc đối với vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, giun, sán trong một thời gian nhất định, để đảm bảo các tiêu chuẩn vệ sinh Tốc độ khử trùng phụ thuộc vào nồng độ của chất khử trùng, nhiệt độ nước, hàm lượng cặn và các chất khử trong nước và vào khả năng phân ly của chất khử trùng Các chất thường sử dụng để khử trùng: khí hoặc nước clo, nước javel, vôi clorua, các hipoclorit, cloramin B Một số phương pháp khử khuẩn thường được ứng dụng hiện nay:

 Phương pháp Chlor hóa

 Khử trùng nước thải bằng iod

 Khử trùng nước bằng ozon

 Khử trùng nước bằng tia tử ngoại

3.2.4.1 Clo hóa sơ bộ

Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc Clo hóa sơ

bộ có tác dụng tăng thời gian khử trùng khi nguồn nước nhiễm bẩn nặng, oxy hóa sắt hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo thành các kết tủa tương ứng, oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu, ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu, phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc

3.2.4.2 Khử trùng nước bằng Clo và các hợp chất của nó

Clo là một chất oxy hóa mạnh, ở bất cứ dạng nào, nguyên chất hay hợp chất khi tác dụng với nước đều tạo ra phân tử axit hypoclorit HOCl có tác dụng khử trùng rất mạnh Khử trùng bằng phương pháp này khá phổ biến trong các nhà máy xử lý nước ở Việt Nam

Quá trình diệt vi sinh vật xảy ra qua 2 giai đoạn Đầu tiên chất khử trùng khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh, sau đó phản ứng với men bên trong tế bào và phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến sự diệt vong của tế bào

Tốc độ quá trình khử trùng được xác định bằng động học của quá trình khuếch tán chất diệt trùng qua vỏ tế bào và động học của quá trình phân hủy men tế bào Tốc độ của quá trình khử trùng tăng khi nồng độ của chất khử trùng và nhiệt độ nước tăng, đồng thời phụ thuộc vào dạng không phân ly của chất khử trùng, vì quá trình khuếch tán qua vỏ tế bào xảy ra nhanh hơn quá trình phân ly

Tốc độ khử trùng bị chậm đi rất nhiều khi trong nước có các chất hữu cơ, cặn lơ lửng và các chất khử khác

Phản ứng đặc trưng là sự thủy phân của clo tạo ra axit hypoclorit và axit clohydric:

Cl2 + H2O ⇔ HOCl + HCl Hoặc ở dạng phương trình phân ly:

Cl2 + H2O ⇔ 2H+ + OCl- + Cl- Khi sử dụng clorua vôi làm chất khử trùng, phản ứng sẽ là:

Ca(OCl)2 + H2O ⇔ CaO + 2HOCl 2HOCl ⇔ 2H+ + 2OCl- Khi pH tăng, nồng độ HOCl giảm làm cho hiệu quả khử trùng cũng giảm đi tương ứng Để quá trình khử trùng nước bằng Clo có hiệu quả cao nhất nên tiến hành khi nước

có độ pH thấp, trước khi xử lý ổn định nước Khi trong nước có muối amoni, amoniac hay các hợp chất hữu cơ có chứa nhóm amoni thì axit hypoclorit tham gia vào phản ứng với chúng tạo thành monocloramin và đicloramin:

HClO + NH3  NH2Cl + H2O HClO + NH2Cl  NHCl2 + H2O HOCl + NHCl2  NCl3 + H2O Đồng thời khả năng diệt trùng bị giảm đi Khả năng diệt trùng của monocloramin thấp hơn của đicloramin 2 đến 3 lần Để đảm bảo cho quá trình khử trùng đạt hiệu quả tốt, sau khi khử trùng cần giữ lại trong nước một lượng clo dư thích hợp

3.2.4.3 Khử trùng nước bằng ozôn (O 3 )

Hiện nay khử trùng nước bằng ozôn đang phát triển mạnh trên thế giới Khi cho Ozôn vào nước, nó phá hủy không chỉ các men và cả vi sinh chất của tế bào Với vi khuẩn bào tử ozôn có tác dụng mạnh hơn Clo 300-800 lần Đồng thời ozôn còn oxy hóa các hợp chất hữu cơ gây ra màu, mùi vị của nước Tuy nhiên ozôn rất độc đối với con người Trong nước nó phân hủy rất nhanh thành oxy phân tử và nguyên tử Tốc độ phân

hủy tăng nhanh khi nồng độ muối, pH và nhiệt độ muối tăng

Ozôn được sản xuất tại các nhà máy bằng các thiết bị đặc biệt, hoạt động theo nguyên lý phóng điện qua không khí

3.2.7 PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC

Cơ sở của phương pháp sinh học là dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật để oxy hoá các liên kết hữu cơ phân tán dạng keo và dạng hoà tan có trong nước thải Vi sinh vật sử dụng các nguồn cơ chất có sẵn trong nước thải (BOD, N, P…) làm nguồn dinh dưỡng để kiến tạo tế bào mới cũng như tích luỹ năng lượng cho quá trình sinh trưởng

và phát triển Có 3 quá trình sinh học như sau:

- Quá trình sinh học kỵ khí

- Quá trình sinh học thiếu khí

- Quá trình sinh học hiếu khí

3.2.7.1 Quá trình sinh học kỵ khí [6]

3.2.7.1.1 Cơ sở khoa học [6]

Quá trình sinh học kỵ khí là quá trình phân hủy sinh học chất hữu cơ trong diều kiện không có có oxy Phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản như sau:

𝐶ℎấ𝑡 ℎữ𝑢 𝑐ơ + 𝐶ℎấ𝑡 𝑑𝑖𝑛ℎ 𝑑ưỡ𝑛𝑔 𝑣𝑖 sinh 𝑣ậ𝑡→ 𝐶𝐻₄ + 𝐶𝑂₂ + 𝑁𝐻₃ + 𝐻₂𝑆 +

+ 𝑇ế 𝑏à𝑜 𝑚ớ𝑖 + 𝑐ℎấ𝑡 ℎữ𝑢 𝑐ơ 𝑘ℎó 𝑝ℎâ𝑛 ℎủ𝑦 + 𝑄 Quá trình kỵ khí sử dụng CO2 làm chất nhận điện tử, không cần oxy Quá trình kỵ khí sản xuất lượng bùn ít hơn từ 3-20 lần so với quá trình hiếu khí, do sự sản sinh năng lượng từ quá trình kỵ khí tương đối thấp Hầu hết năng lượng có được từ sự phá hủy cơ chất đều được tìm thấy trong các sản phẩm cuối cùng của quá trình, đó là CH4

Quá trình phân hủy kỵ khí có thể chia làm 4 giai đoạn xảy ra đồng thời:

Giai đoạn 1: Thủy phân

- Quá trình này xảy ra chậm: Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào pH, kích thước hạt

và đặc tính dễ phân hủy của cơ chất

- Chất béo thủy phân rất chậm

Giai đoạn 2: Acid hóa

- Vi khuẩn lên men chuyển các chất hòa tan thành các chất đơn giản như: Axit béo dễ bay hơi, alcohols, axit lactic, methanol, CO2, NH3, H2S, H2 và sinh khối mới

- Sự hình thành các acid có thể làm acid giảm xuống 4,0

Giai đoạn 3: Acetic hóa (Acetogenesis)

- Vi khuẩn Acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn axit hóa thành acetate, H2, CO2 và sinh khối mới

Giai đoạn 4: Methane hóa (Methanogenesis)

- Đây là giai đoạn cuối của quá trình phân hủy kỵ khí: Acid acetic, H2, CO2, acid formic và methanol chuyển hóa thành methane, CO2 và sinh khối mới

 Trong 3 giai đoạn Thuỷ phân, Acid hóa và Acetic hóa, COD hầu như không giảm

mà chỉ giảm trong giai đoạn Methane

Ưu điểm:

- Sinh ra ít bùn khoảng 3-5 lần so với xử lý sinh học hiếu khí

- Tiêu thụ ít năng lượng hơn, chỉ sử dụng cho bơm nước thải vào nên chi phí vận hành thấp

- Diện tích đất sử dụng ít

- Chi phí xây dựng thấp

- Tạo ra khí Biogas có chứa 60-75% methane là khí đốt có năng lượng cao

- Có thể giữ sinh khối trong khoảng thời gian dài khoảng vài tháng mà không cần cung cấp dòng nước thải vào

- Chịu được tải trọng chất hữu cơ cao

- Tiêu thụ ít chất dinh dưỡng

- Áp dụng được ở quy mô nhỏ và lớn

Nhược điểm:

- Vi sinh vật kỵ khí nhạy cảm và bị ức chế với nhiều hợp chất độc hại

- Thời gian khời động quá trình chậm khi không đủ bùn cung cấp ban đầu

- Cần phải có các công trình xử lý phía sau để đảm bảo yêu cầu chất lượng đầu

ra

- Có thể phát sinh mùi hôi khó chịu

- Có thể tạo ra nước thải sau xử lý khó chịu về khía cạnh cảm quan

- Không xử lý được nito, phốt pho và sinh vật gây bệnh

3.2.7.1.2 Một số công nghệ đặc thù thường được sử dụng

a Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng

- Cả ba quá trình phân hủy – lắng bùn – tách khí được lắp đặt trong cùng một công trình Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật cao và tốc độ lắng vượt xa

so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng

- Bể UASB gồm dòng nước thải chảy ngược lên đi xuyên qua tầng bùn mật độ cao với hoạt tính của vi sinh vật cao

- Nồng độ bùn thay đổi dọc theo chiều cao của bể

- Quá trình biến đổi chất hữu cơ xảy ra trong vùng phân hủy

- Nước thải và bùn được xáo trộn đều với nhau nhờ dòng vào các bọt khí

- Nước thải đi vào ở đáy và đi ra qua vùng lắng và máng thu nước phía trên

- Bộ phận tách khí đặt ở dưới vùng lắng để đảm bảo điều kiện lắng tốt nhất cho bông bùn

- Bông bùn (1 – 5 mm) sau khi tách khí rơi trở lại vùng phân hủy (đệm bùn và tầng bùn dãn nở)

- Thời gian lưu bùn hay tuổi bùn (SRT): > 30 ngày

Hình 3.8 Bể UASB [19]

Ưu điểm:

- Xử lý các loại nước thải có nồng độ ô nhiễm hữu cơ rất cao, COD =15.000mg/l;

- Hiệu suất xử lý COD có thể đến 80%;

- Yêu cầu về dinh dưỡng (N, P) của hệ thống của công nghệ sinh học kỵ khí thấp hơn hệ thống xử lý hiếu khí do sự tăng trưởng và sinh sản của vi sinh vật kỵ khí thấp hơn vi sinh vật hiếu khí;

- Có thể thu hồi nguồn khí sinh học sinh ra từ hệ thống;

- Hệ thống xử lý kỵ khí tiêu thụ rất ít năng lượng trong quá trình vận hành

Nhược điểm:

- Cần diện tích và không gian lớn để xử lý chất thải;

- Quá trình tạo bùn hạt tốn nhiều thời gian và khó kiểm soát

 Bể sinh học kỵ khí tiếp xúc [11]

Quá trình phân hủy xảy ra trong bể kín với bùn tuần hoàn Hỗn hợp bùn và nước thải trong bể được khuấy trộn hoàn toàn, sau khi phân hủy hỗn hợp đưa sang bể lắng hoặc bể tuyển nổi để tách riêng bùn và nước Bùn tuần hoàn trở lại bể kỵ khí, lượng bùn

dư thải bỏ thường rất ít do tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật khá chậm

b Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng bám dính

 Bể lọc kỵ khí (Giá thể cố định dòng chảy ngược) [11]

Bể lọc kỵ khí là một bể chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa cacbon trong nước thải Giá thể là các vật liệu rắn trơ (đá, sỏi, than, tấm nhựa…) chiếm 50-95% thể tích bể làm giá thể cố định cho vi sinh vật kỵ khí sống bám trên bề mặt Nước thải được dẫn vào bể từ dưới lên hoặc từ trên xuống, tiếp xúc với lớp vật liệu trên đó có vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng và phát triển

Do khả năng bám dính tốt của màng vi sinh nên dẩn đến lượng sinh khối trong

bể tăng lên và SRT kéo dài Từ đó, HRT nhỏ, có thể vận hành ở tải trọng rất cao Hiệu quả loại bỏ COD từ 70-80%

Vi sinh vật được giữ trên bề mặt vật liệu tiếp xúc và không bị rửa trôi theo nước sau xử lý nên thời gian lưu của tế bào sinh vật rất cao (khoảng 100 ngày) Chất rắn không bám dính có thể lấy ra khỏi bể bằng xả đáy và rửa ngược

 Bể sinh học kỵ khí tầng giá thể lơ lửng giản nở hay tầng sôi [11]

Nước thải được bơm từ dưới lên qua tầng vật liệu giản nở tăng 15-30% thể tích hay vật liệu sôi tăng thêm 30-300%

Vật liệu hạt này có đường kính nhỏ làm chất mang cho màng biofilm cho vi sinh sống bám dính, tạo sinh khối bám dính lớn Thường là cát thạch anh có đường kính 0,2-0,5 mm, tỷ trọng 2,65 hay bằng vật liệu khác (than hoạt tính hạt, …) có diện tích bề mặt/thể tích rất lớn lên đến 9000-11000m2/m3

Dòng ra được tuần hoàn trở lại để tạo vận tốc nước đi lên đủ lớn cho lớp vật liệu hạt ở trạng thái lơ lửng, giản nở hay tầng sôi Hiệu suất xử lý COD khoảng 70-90%

3.2.7.2 Quá trình sinh học thiếu khí

3.2.7.2.1 Cơ sở khoa học

Tại bể anoxic diễn ra quá trình khử Nitrat hóa và Photphorit để xử lý N, P

Quá trình Nitrat hóa:

Hai chủng loại vi khuẩn chính tham gia vào quá trình này là Nitrosonas và

Nitrobacter Trong môi trường thiếu oxy, các loại vi khuẩn này sẽ khử Nitrat (NO3-) và Nitrit (NO2-) theo chuỗi chuyển hóa:

NO3- → NO2- → N2O → N2↑

Khí nitơ phân tử N2 tạo thành sẽ thoát khỏi nước và ra ngoài Như vậy là nitơ đã được xử lý

Quá trình Photphorit hóa:

Chủng loại vi khuẩn tham gia vào quá trình này là Acinetobacter Các hợp chất hữu cơ chứa photpho sẽ được hệ vi khuẩn Acinetobacter chuyển hóa thành các hợp chất mới không chứa photpho và các hợp chất có chứa photpho nhưng dễ phân hủy đối với chủng loại vi khuẩn hiếu khí

Để quá trình khử Nitrat hóa và Photphorit hóa diễn ra thuận lợi, tại bể Anoxic bố trí máy khuấy chìm với tốc độ khuấy phù hợp Máy khuấy có chức năng khuấy trộn dòng nước tạo ra môi trường thiếu oxy cho hệ vi sinh vật thiếu khí phát triển Ngoài ra,

để tăng hiệu quả xử lý và làm nơi trú ngụ cho hệ vi sinh vật thiếu khí, tại bể Anoxic lắp đặt thêm hệ thống đệm sinh học được chế tạo từ nhựa PVC, với bề mặt hoạt động

230 ÷ 250 m2/m3 Hệ vi sinh vật thiếu khí bám dính vào bề mặt vật liệu đệm sinh học

để sinh trưởng và phát triển

3.2.7.2.2 Một số công nghệ đặc thù thường được sử dụng

Quá trình xử lý sinh học thiếu khí chủ yếu xử lý N, P có trong nước thải Mặc khác, do tính chất của nước thải dệt nhuộm hàm lượng N, P trong nước thải không cao nên hầu như rất ít được sử dụng trong nước thải ngành này

3.2.7.3 Quá trình xử lý sinh học hiếu khí

3.2.7.3.1 Cơ sở khoa học

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí là quá trình sử dụng các vi sinh vật hiếu khí để phân hủy các chất hữu cơ thích hợp có trong nước thải trong điều kiện được cung cấp oxy liên tục

Quá trình phân hủy chất hữu cơ của VSV hiếu khí có thể mô tả bằng phản ứng sau:

(CHO)nNS + O2 → CO2 + H2O + NH4+ + H2S + Tế bào VSV + ∆H

Trong điều kiện hiếu khí NH4 VÀ H2S cũng bị phân hủy nhờ quá trình Nitrat hóa

và Sunfat hóa bởi sinh vật tự dưỡng

Sơ đồ phản ứng:

NH4+ + 2O2 → NO3- + 2H+ + H2O + ∆H H2S + 2O2 → SO42- + 2H+ + ∆H

Theo Eckenfelder w.w và Conon D.J, 1961, xử lý nước thải bằng phương pháp

sinh học hiếu khí gồm 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Oxi hóa toàn bộ chất hữu cơ có trong nước thải để đáp ứng nhu cầu năng lượng của tế bào

Giai đoạn 2 (quá trình đồng hóa): Tổng hợp để xây dựng tế bào

CxHyOzN + NH3 + O2 → xCO2 + C5H7NO2 Giai đoạn 3 (quá trình dị hóa): Hô hấp nội bào

C5H7NO2 + 5O2 → xCO2 + H2O NH3 + O2 → O2 + HNO2 → HNO3 Khi không đủ cơ chất, quá trình chuyển hóa các chất của tế bào bắt đầu xảy ra bằng sự tự oxi hóa chất liệu tế bào

Các quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo Tùy theo từng loại VSV khác nhau quá mà quá trình sinh học hiếu khí nhân tạo được chia thành

- Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng

- Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám

Ưu điểm:

- Quá trình xử lý được hiểu rõ hơn

- Hiệu quả xử lý cao và triệt để hơn

- Không gây ô nhiễm thứ cấp như phương pháp hóa học, hóa lý

Nhược điểm:

- Thể tích công trình lớn, chiếm nhiều mặt bằng

- Chi phí xây dựng công trình và đầu tư thiết bị lớn

- Chi phí năng lượng cho vận hành sục khí cao

- Không có khả năng thu hồi năng lượng

- Không chịu được những thay đổi đột ngột về tải trọng hữu cơ khi nguyên liệu khan hiếm

- Sinh ra lượng bùn cao và kém ổn định, tốn chi phí xử lý bùn

- Xử lý nước thải có tải trọng không cao như phương pháp kỵ khí

3.2.7.3.2 Một số công nghệ đặc thù thường được sử dụng

a Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên

 Cánh đồng tưới và bãi lọc [12]

Đó là khu đất được chuẩn bị riêng biệt để sử dụng đồng thời cho hai mục đích xử

lý nước thải và gieo trồng Xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên diễn ra dưới tác dụng của hệ thực vật dưới đất, mặt trời, không khí và dưới ảnh hưởng của thực vật Trong cánh đồng tưới có vi khuẩn, men, nấm, rêu tảo, động vật nguyên sinh và động vật không xương sống Nước thải chủ yếu là vi khuẩn Trong lớp đất tích cực xuất hiện sự tương tác phức tạp của vi sinh vật có bậc cạnh tranh

Số lượng vi sinh vật trong đất cánh đồng tưới phụ thuộc vào thời tiết trong năm Vào mùa đông, số lượng vi sinh vật nhỏ hơn nhiều so với mùa hè Nếu trên các cánh đồng không gieo, trồng cây nông nghiệp và chúng chỉ được dùng để gieo trồng cây có hạt và cây ăn tươi, cỏ, rau cũng như để trồng cây lớn và cây nhỏ

Nguyên tắc hoạt động: Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới, cánh đồng lọc

dựa trên khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua màng lọc, nhờ có oxy trong lỗ hổng và mao quản của lớp đất mặt, các vi sinh vật hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn Càng sâu xuống đất, lượng oxy càng ít và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ giảm xuống dần Cuối cùng đến độ sâu ở đó chỉ xảy

ra quá trình khử nitrat Đã xác định được quá trình oxy hóa nước thải chỉ xảy ra ở lớp đất mặt sâu 1,5m Vì vậy các cánh đồng tưới và bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có mực nước nguồn thấp hơn 1,5m so với mặt đất

Nguyên tắc xây dựng: Cánh đồng tưới và bãi lọc là những mảnh đất được san

phẳng hoặc tạo dốc không đáng kể và được ngăn cách tạo thành ô bằng các bờ đất Nước thải phân bố vào các ô bằng hệ thống mạng lưới phân phối gồm: mương chính, máng phân phối và hệ thống tưới trong các ô Nếu khu đất chỉ dùng xử lý nước thải, hoặc chứa

nước thải khi cần thiết gọi là bãi lọc

Các cánh đồng tưới có ưu điểm so với aerotank:

- Giảm chi phí đầu tư và vận hành

- Không thải nước ra ngoài phạm vi diện tích tưới

- Bảo đảm được mùa cây nông nghiệp lớn và bền

Phục hồi đất bạc màu

 Hồ sinh học

Cấu tạo: Hồ sinh học là nơi có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ

oxy hóa, hồ ổn định nước thải… Trong hồ sinh học diễn ra quá trình oxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ nhờ các loại vi khuẩn, tảo và các loại thủy sinh vật khác

Nguyên tắc hoạt động: Vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình

quang hợp cũng như oxy hóa từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2, photphat và nitrat amon sinh ra từ sự phân hủy, oxy hoá các chất hữu cơ bởi vi sinh vật Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ pH và nhiệt độ tối ưu hóa Nhiệt độ không được thấp hơn 60C Theo quá trình sinh hóa, người ta chia hồ sinh học ra các loại:

hồ hiếu khí, hồ kỵ khí, hồ tùy nghi [12]

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

dựa trên cơ sở sống và hoạt động của các vi sinh vật kỵ khí, loại hồ này thường được sử dụng để xử lý nước thải có độ nhiễm bẩn lớn

Hồ tùy nghi: Trong loại hồ này thường xảy ra hai quá trình song song: quá trình

oxy hóa hiếu khí và quá trình oxy hóa kỵ khí Nguồn oxy cung cấp cho quá trình oxy chủ yếu là oxy do khí trời khuếch tán qua mặt nước và oxy do sự quang hợp của rong tảo, quá trình này chỉ đạt hiệu quả ở lớp nước phía trên, độ sâu khoảng 1m Quá trình phân hủy kỵ khí lớp bùn ở đáy hồ phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ Chiều sâu của hồ

có ảnh hưởng lớn đến sự xáo trộn tới các quá trình oxy hóa và phân hủy của hồ Chiều sâu của hồ tùy nghi thường lấy trong khoảng 0,9 – 1,5m

Hồ hiếu khí: Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật hiếu khí

Người ra phân loại hồ này thành hai nhóm: hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo Hồ làm thoáng tự nhiên để đảm bảo ánh sáng có thể xuyên qua, chiều sâu hồ khoảng 30 - 40cm Thời gian lưu nước trong hồ khoảng 3 -12 ngày Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo hoặc bằng máy khuấy cơ học Chiều sâu của hồ khoảng 2 – 4,5m

b Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo

 Quá trình hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng

Trong quá trình bùn hoạt tính, quá trình phân hủy chất hữu cơ xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục

Việc sục khí nhằm đảm bảo các yêu cầu:

Cung cấp đủ lượng oxy một cách liên tục và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ

lửng

Xáo trộn đều vi sinh vật và chất hữu cơ trong nước thải và chúng sử dụng chất hữu

cơ như nguồn thức ăn

Khi vi sinh vật phát triển và được xáo trộn bởi không khí chúng sẽ kết thành khối với nhau tạo thành bùn hoạt tính – bông bùn sinh học

Hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải sau khi ra khỏi bể aerotank được đưa đến bể lắng đợt 2 và được lắng giữ tại đây

Phần lớn bùn hoạt tính (>50%) được tuần hoàn trở lại bể aerotank (gọi là bùn tuần hoàn) để duy trì mật độ vi sinh vật đáp ứng khả năng phân hủy chất hữu cơ tốt

Phần lớn bùn hoạt tính còn lại trong bể lắng (bùn hoạt tính dư) được đưa đến bể nén bùn để giảm độ ẩm và sau đó xử lý chúng bằng các phương pháp thích hợp

Một số dạng bể ứng dụng quá trình bùn hoạt tính lơ lửng như: Bể aerotank, mương oxy hóa, SBR,…

 Bể aerotank [6, 11]

Nguyên lý hoạt động: Nước thải được bơm vào bể aerotank Trong bể bùn hoạt

tính hiếu khí với sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng, quá trình phân hủy xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục Việc sục khí nhằm cung cấp

đủ lượng oxy một cách liên tục và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng Trong môi trường nước, khi quá trình oxy hóa sinh học xảy ra thì các vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan để oxy hóa các hợp chất hóa học trong nước bao gồm cả vô cơ và hữu cơ Tiếp theo diễn ra quá trình khử nitơ và nitrat hóa Hợp chất hữu cơ chứa nitơ NH4+, sinh khối tế bào vi sinh vật, tế bào sống và tế bào chết theo bùn ra ngoài Do quá trình thủy phân bởi enzyme của vi khuẩn và quá trình đồng hóa khử nito tạo ra các khí NO2, O2 chúng sẽ thoát vào không khí Để các quá trình trong aerotank diễn ra thuận lợi thì phải tiến hành khuấy trộn hoàn toàn để nén sục oxy tinh khiết

Nguyên lý cấu tạo: Bể có hình chữ nhật, hình tròn, hình khối trụ Tại Việt Nam

thông dụng là hình chữ nhật Bể có cấu tạo đơn giản là một khối hình chữ nhật, bên trong được bố trí hệ thống phân phối khí nhằm tăng cường lượng oxy hòa tan Bể aerotank có chiều cao từ 2,5m trở lên nhằm mục đích khi sục khí vào thì lượng không khí kịp hòa tan vào trong nước, nếu chiều cao thấp thì không khí sẽ thóat hết không có oxy hòa tan Trừ 1 số loại có thể phân phối khí dưới dạng nano hay ion

Hình 3.9 Bể Aerotank [22]

Ưu điểm:

- Hiệu suất xử lý BOD lên đến 90% ;

- Loại bỏ được Nitơ trong nước thải;

- Vận hành đơn giản, an toàn;

- Thích hợp với nhiều loại nước thải;

- Thuận lợi khi nâng cấp công suất đến 20% mà không phải gia tăng thể tích bể

Nhược điểm:

- Thể tích công trình lớn và chiếm nhiều mặt bằng hơn;

- Chi phí xây dựng công trình và đầu tư thiết bị lớn hơn;

- Chi phí vận hành đặc biệt chi phí cho năng lượng sục khí tương đối cao, không

có khả năng thu hồi năng lượng;

- Không chịu được những thay đổi đột ngột về tải trọng hữu cơ

Các yếu tố ảnh hưởng:

- Lượng oxy hoà tan trong nước;

- Thành phần dinh dưỡng đối với vi sinh vật;

- Nồng độ chất bẩn hữu cơ trong nước thải;

- Các chất độc tính trong nước thải;

- pH, nhiệt độ và nồng độ chất lơ lửng của nước thải

Yêu cầu: Nước thải được đưa vào hệ thống cần có hàm lượng SS không vượt quá

150 mg/l, hàm lượng sản phẩm dầu mỡ không quá 25mg/l, pH = 6,5 – 8,5, nhiệt t = (6 -

370C)

Phạm vi áp dụng: Ứng dụng cho hầu hết các loại nước thải có ô nhiễm hữu cơ:

trường học, khu dân cư, bệnh viện, thủy sản…

 Mương oxy hóa [8]

Là dạng aerotank cải tiến, khuấy trộn hoàn toàn, xáo trộn đều bùn hoạt tính Vận tốc trong mương lớn: hơn 3m/s để tránh lắng cặn Mương oxy hóa có thể kết hợp để xử

lý nitơ Mương oxy hóa có các dạng: tròn, elip, lục giác… Đáy và bờ được làm bằng bê tông hay đất gia cố Được làm thoáng bằng cách sục khí hay thiết bị cơ học

Ưu điểm:

- Hiệu quả xử lý BOD, nito, photpho cao;

- Quản lí vận hành đơn giản;

- Ít bị ảnh hưởng lớn bởi sự dao động lớn về chất lượng và lưu lượng

Nhược điểm:

- Đòi hỏi diện tích xây dựng lớn;

- Thời gian lưu nước dài;

- Lượng oxy cung cấp cho mương lớn

Hình 3.10 Mương Oxy hóa [23]

 Bể phản ứng dạng mẻ (SBR) [6]

SBR (Sequencing batch reactor): Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng công

nghệ phản ứng sinh học theo mẻ, được giới thiệu là giải pháp xử lý nước thải đạt hiệu

quả cao

Công nghệ xử lý nước thải SBR gồm 2 cụm bể: cụm bể Selector và cụm bể C-tech,

Bể SBR (Sequencing Batch Reactor) là bể xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

theo quy trình phản ứng từng mẻ liên tục Đây là một dạng của bể Aerotank Nước được

dẫn vào bể Selector trước sau đó mới qua bể C – tech Bể Selector sẽ được sục khí liên

tục tạo điều kiện cho quá trình xử lý hiếu khí diễn ra Nước sau đó được chuyển sang bể

C-tech Bể SBR hoạt động theo một chu kỳ tuần hoàn với 5 pha bao gồm: Làm đầy, sục

khí, lắng, rút nước và nghỉ Mỗi bước luân phiên sẽ được chọn lựa kỹ lưỡng dựa trên

hiểu biết chuyên môn về các phản ứng sinh học Hệ thống SBR yêu cầu vận hành theo

chu kỳ để điều khiển quá trình xử lý Hoạt động chu kỳ kiểm soát toàn bộ các giai đoạn

của chu kỳ xử lý Mỗi bước luân phiên sẽ được chọn lựa kỹ lưỡng dựa trên hiểu biết

chuyên môn về các phản ứng sinh học

Hình 3.11 Công nghệ SBR [24]

Ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản và bền hơn

- Hoạt động dễ dàng và giảm đòi hỏi sức người

- Thiết kế chắc chắn

- Có thể lắp đặt từng phần và dễ dàng mở rộng thêm

- Hiệu quả xử lý chất ô nhiễm cao

- Cạnh tranh giá cài đặt và vận hành

- Khả năng khử được Nitơ và Photpho cao

- Ổn định và linh hoạt bởi thay đổi tải trọng

- Tính linh động trong quá trình xử lý

- Các điều kiện yếm khí trong giai đoạn nạp nước thải và khuấy trộn sẽ giúp thực hiện quá trình khử nitrate và phân giải photpho

- Trong giai đoạn sục khí sẽ thực hiện quá trình nitrate hóa và quá trình hấp thụ photpho vào sinh khối

- Quá trình xử lý photpho trong bể SBR phụ thuộc nhiều vào lượng chất hữu cơ đầu vào và lượng nitrate có trong bùn được giữ lại từ chu trình làm việc trước

 Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng bám dính

Quá trình sinh học bám dính là quá trình trong đó màng sinh học hình thành trên các giá thể đồng hóa và oxy hóa các chất ô nhiễm trong nước thải