tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nwớc thải cho nhà máy giết mổ gia súc công ty tnhh an hạ công suất 1200m3 ngày đêm

- Phương pháp toán: sử dụng các công thức toán đã học để tính toán lưu lượng nước thải, tính toán các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý và dự toán chi phí xây dựng, vận hành, bảo dư

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 2

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2

4 NỘI DUNG ĐỀ TÀI 2

5 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÚC 4

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY TNHH AN HẠ 4

1.2 QUY TRÌNH GIẾT MỔ HEO 4

1.3 THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÚC 6

1.4 ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÚC GIA SÚC ĐẾN MÔI TRƯỜNG 6

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 8

2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 8

2.1.1 Phương pháp xử lý cơ học 9

2.1.2 Phương pháp xử lý sinh học 19

2.1.3 Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý 27

2.1.4 Khử trùng nước thải 32

2.1.5 Xử lý bùn cặn của nước thải 32

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT - PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 34

3.1 CÔNG SUẤT CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ 34

3.2 TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI ĐẦU VÀO VÀ TIÊU CHUẨN ĐẦU RA 35

3.2.1 Thông số thành phần nước thải của nhà máy giết mổ gia súc 35

3.2.2 Mức độ yêu cầu xử lý 35

3.3 ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ 36

3.3.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ 36

3.3.2 Đề xuất, phân tích lựa chọn công nghệ 37

3.3.4 So sánh ưu, nhược điểm của 2 phương án, từ đó lựa chọn công nghệ xử lý 47

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 49

4.1 SONG CHẮN RÁC 49

4.1.1 Nhiệm vụ 49

4.1.2 Tính toán 49

4.2 SONG CHẮN RÁC TINH 51

4.2.1 Nhiệm vụ 51

4.2.2 Tính toán 51

4.3 HỐ THU GOM 52

4.3.1 Nhiệm vụ 52

4.3.2 Tính toán 52

4.4 BỂ TÁCH MỠ 53

4.4.1 Nhiệm vụ 53

4.4.2 Tính toán 54

4.5 BỂ TUYỂN NỔI 56

4.5.1 Nhiệm vụ 56

4.5.2 Tính toán 56

4.6 BỂ ĐIỀU HÒA 63

4.6.1 Nhiệm vụ 63

4.6.2 Tính toán 63

4.7 Bể UASB (Bể xử lý kị khí tầng bùn lơ lửng dòng chảy ngược) 66

4.7.1 Nhiệm vụ 66

4.7.2 Tính toán 66

4.8 BỂ ANOXIC 78

4.8.1 Nhiệm vụ 78

4.8.2 Tính toán 78

4.9.1 Nhiệm vụ 81

4.9.2 Tính toán 81

4.10 BỂ LẮNG SINH HỌC 91

4.10.1 Nhiệm vụ 91

4.10.2 Tính toán 91

4.11 BỂ KEO TỤ 97

4.11.1 Nhiệm vụ 97

4.11.2 Tính toán 97

4.12 BỂ TẠO BÔNG 101

4.12.1 Nhiệm vụ 101

4.12.2 Tính toán 101

4.13 BỂ LẮNG HÓA LÝ 105

4.13.1 Nhiệm vụ 105

4.13.2 Tính toán 105

4.14 BỂ TRUNG GIAN 110

4.14.1 Nhiệm vụ 110

4.14.2 Tính toán 110

4.15 BỒN LỌC ÁP LỰC 111

4.15.1 Nhiệm vụ 111

4.15.2 Tính toán 111

4.16 BỂ TRUNG GIAN 114

4.16.1 Nhiệm vụ 114

4.16.2 Tính toán 114

4.17 BỂ KHỬ TRÙNG 115

4.17.1 Nhiệm vụ 115

4.17.2 Tính toán 115

4.17 BỂ CHỨA BÙN 118

4.17.1 Nhiệm vụ 118

4.18 BỂ NÉN BÙN 121

4.18.1 Nhiệm vụ 121

4.18.2 Tính toán 121

4.19 MÁY ÉP BÙN 126

4.19.1 Nhiệm vụ 126

4.19.2 Tính toán 126

CHƯƠNG 5 DỰ TOÁN KINH PHÍ 130

5.1 CHI PHÍ XÂY DỰNG 130

5.2 CHI PHÍ MÁY MÓC THIẾT BỊ 132

5.3 CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ 134

5.4 CHI PHÍ VẬN HÀNH, QUẢN LÝ 135

5.4.1 Chi phí ban quản lý vận hành 135

5.4.2 Chi phí hóa chất và vật liệu 136

5.4.3 Chi phí bảo dưỡng và sửa chữa công trình 136

5.4.4 Tổng chi phí vận hành hệ thống 136

5.5 TỔNG CHI PHÍ XỬ LÝ 137

CHƯƠNG 6 VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 138

6.1 KHỞI ĐỘNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 138

6.2 CÁC SỰ CỐ VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 139

6.2.1 Sự cố vận hành ở một số công trình sinh học 139

6.2.2 Sự cố trong vận hành máy móc thiết bị 139

6.3 AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 141

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 143

TÀI LIỆU THAM KHẢO 144

PHỤ LỤC 145

TP.HCM

TDS

Thành phố Hồ Chí Minh Tổng chất rắn hòa tan

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Một vài phương pháp xử lý nước thải theo quy trình xử lý cơ học, hóa học và

sinh học 8

Bảng 3.1 Thông số lưu lượng tính toán thiết kế 34

Bảng 3.2 Hệ số không điều hòa chung 35

Bảng 3.3 Thông số thành phần nước thải 35

Bảng 3.4 So sánh tính chất nước thải với Quy chuẩn kỹ thuật QCVN 40:2011/BTNMT, Cột A 36

Bảng 3.5 So sánh 2 phương án đã đề xuất 47

Bảng 3.6 Thông số đĩa phân phối khí 87

Bảng 4.1 Các thông số tính toán song chắn rác 49

Bảng 4.2 Các thông số thiết kế song chắn rác 51

Bảng 4.3 Song chắn rác lựa chọn 51

Bảng 4.4 Các thông số thiết kế hố thu gom 53

Bảng 4.5 Hệ số hiệu chỉnh F 54

Bảng 4.6 Thông số thiết kế bể tách mỡ 55

Bảng 4.7 Thông số tính toán cho bể tuyển nổi khí hòa tan 56

Bảng 4.8 Chọn nắp và đáy bình áp lực 62

Bảng 4.9 Thông số thiết kế bể tuyển nổi áp lực 62

Bảng 4.10 Các dạng khuấy trộn ở bể điều hòa 63

Bảng 4.11 Thông số thiết kế bể điều hòa 66

Bảng 4.12 Thông số nước thải đầu vào bể UASB 66

Bảng 4.13 Tải trọng xử lý trong bể UASB 67

Bảng 4.14 Các thông số của bùn cho vào bể 74

Bảng 4.15 Thông số thiết kế bể UASB 78

Bảng 4.16 Thông số thiết kế bể Aerotank 90

Bảng 4.17 Thông số tính toán bể lắng đứng 91

Bảng 4.18 Các thông số thiết kế bể lắng sinh học 97

Bảng 4.19 Các thông số thiết kế bể trộn nhanh bằng cơ khí 98

Bảng 4.20 Tỉ lệ mol Al:P 99

Bảng 4.21 Thông số tính toán bể keo tụ 101

Bảng 4.22 Bảng giá trị KT 103

Bảng 4.23 Thông số tính toán bể tạo bông 104

Bảng 4.24 Các thông số thiết kế bể lắng hóa lý 109

Bảng 4.25 Thông số thiết kế bể trung gian 110

Bảng 4.26 Kích thước vật liệu lọc hai lớp cho xử lý nước thải bậc cao 111

Bảng 4.27 Tốc độ rửa ngược bằng nước và khí đối với bể lọc cát và anthracite 112

Bảng 4.28 Thông số tính toán bồn lọc áp lực 114

Bảng 4.29 Thông số thiết kế bể trung gian 115

Bảng 4.30 Liều lượng Chlorine cho khử trùng 116

Bảng 4.31 Thông số thiết kế cho bể tiếp xúc chlorine 117

Bảng 4.32 Thông số thiết kế bể khử trùng 118

Bảng 4.33 Thông số tính toán bể chứa bùn 120

Bảng 4.34 Các thông số thiết kế bể nén bùn trọng lực 122

Bảng 4.35 Các thông số tính toán bể nén bùn 125

Bảng 4.36 Đặc tính kỹ thuật khử nước của bể ép bùn 126

Bảng 4.37 Bồn nhựa pha polymer cho máy ép bùn 128

Bảng 4.38 Thông số máy ép bùn và bơm định lượng 129

Bảng 5.1 Chi phí xây dựng ban đầu 130

Bảng 5.2 Tổng chi phí xây dựng, thiết bị và lắp đặt hệ thống 134

Bảng 5.3 Tính toán chi phí điện năng tiêu thụ 134

Bảng 5.4 Chi phí hóa chất và vật liệu lọc 136

Bảng 5.5 Tổng chi phí vận hành hệ thống 137

Bảng 5.6 Tổng chi phí 137

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Heo giết mổ theo dây chuyền 4

Hình 1.2 Sơ đồ quy trình giết mổ heo 5

Hình 2.1 Bể lắng cát ngang 11

Hình 2.2 Bể lắng cát thổi khí 11

Hình 2.3 a) Bể tách dầu thiết bị máy cào dây xích 14

Hình 2.4 Bể tách dầu mỡ hình trụ tròn 14

Hình 2.5 Sơ đồ mặt đứng thể hiện 4 vùng trong bể lắng 15

Hình 2.6 Bể lắng ngang 16

Hình 2.7 Bể lắng đứng 17

Hình 2.8 Bể lắng ly tâm 18

Hình 2.9 Thiết bị lọc nhanh 19

Hình 2.10 Mương oxy hóa 22

Hình 2.11 Nguyên lý hoạt động của bể hoạt động gián đoạn SBR 23

Hình 2.12 Bể UASB 24

Hình 2.13 Hồ tùy nghi 26

Hình 2.14 Quá trình tạo bông cặn 29

Hình 2.15 Bể tuyển nổi 30

Hình 4.1 Bố trí máy khuấy trong bể điều hòa 64

Hình 4.2 Tấm chắn khí 70

Hình 4.3 Tấm hướng dòng 71

MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Với sự phát triển của ngành chế biến thực phẩm thì ngành giết mổ gia súc cũng phát triển theo Bên cạnh những lợi ích của ngành này đem lại cho đất nước thì cũng đồng thời có những tác động tiêu cực đến môi trường do các chất ô nhiễm từ ngành nghề này Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường do nước thải từ các cơ sở giết mổ gia súc đang ở trong tình trạng báo động Đặc biệt là từ những cơ sở giết mổ chui không giấy phép Nước thải, chất thải rắn không qua xử lý mà thải trực tiếp ra ao hồ sông suối gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe người dân xung quanh Ngoài ra, lượng chất thải này còn có thể gây ra nhiều bệnh dịch, ký sinh trùng bám vào sản phẩm giết

mổ, gây ngộ độc thực phẩm cho người tiêu dùng

Nước thải từ các lò mổ chứa một lượng lớn các thành phần hữu cơ và nitơ, cũng như phần còn lại của các chất tẩy rửa Nồng độ cao các chất gây ô nhiễm trong nước thải thường có nguồn gốc từ khâu làm lòng và xử lý chất thải máu Trong máu chứa

nhiều chất hữu cơ và có hàm lượng Nitơ rất cao nên phương pháp xử lý và loại bỏ máu

có ý nghĩa rất quan trọng đối với lượng chất gây ô nhiễm được tạo ra Ở những lò mổ

có khâu xử lý da, thường có nước muối trộn lẫn với máu đổ vào hệ thống nước thải Các vi sinh vật đặc biệt là vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán trong nguồn nước

là nguồn ô nhiễm đặc biệt Con người trực tiếp sử dụng nguồn nước nhiễm bẩn hay qua các nhân tố lây bệnh sẽ truyền dẫn các bệnh dịch cho người như bệnh lỵ, thương hàn, bại liệt, nhiễm khuẩn đường tiết niệu, tiêu chảy cấp tính…Vì vậy, vấn đề ô nhiễm môi trường do nước thải từ các công ty giết mổ gia súc đang là vấn đề đau đầu của các nhà quản lý môi trường; khi mà việc xả nước thải ra môi trường khi chưa qua xử lý đã

và đang gây những ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và đời sống con người Theo Sở NN&PTNT TP.HCM, ngay từ năm 2010, thành phố đã định hướng phát triển các cơ sở giết mổ tập trung hiện đại thay thế cho các lò mổ thủ công không đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm và nguy cơ lây lan dịch bệnh

Theo đó, UBND thành phố đã có quyết định 313 phê duyệt phương án “Quy hoạch

hệ thống cơ sở giết mổ gia súc, gia cầm trên địa bàn TP.HCM giai đoạn 2011-2015” với mục tiêu đến cuối năm 2015 sẽ đưa vào hoạt động sáu nhà máy giết mổ gia súc, gia cầm công nghiệp Theo kế hoạch, đến hết năm 2017, TP.HCM sẽ chấm dứt sự hoạt động của toàn bộ các cơ sở giết mổ gia súc, gia cầm thủ công; toàn bộ gia súc, gia cầm

sẽ được đưa vào giết mổ tại các cơ sở giết mổ hiện đại (Trần Tuoitre.vn)

Mạnh-27/08/2017-Với mong muốn đem lại nguồn thịt heo sạch, an toàn cho người dân; đồng thời đó

là việc mở rộng sản xuất và hiện đại dây chuyền giết mổ gia súc nhằm nâng cao tính

cạnh tranh và bảo vệ môi trường, thay đổi nhiều hạng mục xây dựng khác để đáp ứng các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Công ty TNHH An Hạ đang tiến hành xây dựng nhà máy giết mổ gia súc với quy mô 3000 con/ngày tại ấp Chợ, Xã Tân Phú Trung, Huyện Chủ Chi, Thành phố Hồ Chí Minh

Trong đồ án tốt nghiệp lần này, em chọn đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy giết mổ Công ty TNHH An Hạ công suất 1200 m3/ngày” Với mong muốn tìm hiểu thêm về nước thải gia súc vì vấn đề ô nhiễm môi trường do giết

mổ gia súc đang được xã hội quan tâm và vận dụng được những kiến thức đã học trong thời gian bốn năm qua để thiết kế và hiểu rõ hơn một công trình xử lý nước thải trong thực tế

2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

- Vận dụng kiến thức môn học: Kỹ Thuật Xử Lý Nước Thải, Quá Trình Sinh Học

và các môn có liên quan vào tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải

- Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy giết mổ gia súc Công ty TNHH

4 NỘI DUNG ĐỀ TÀI

- Thành phần, tính chất của nước thải giết mổ gia súc

- Tình trạng ô nhiễm môi trường do nước thải giết mổ khi thải ra môi trường

- Các phương pháp xử lý nước thải giết mổ gia súc

- Đề xuất và lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp

- Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy giết mổ gia súc Công

ty TNHH An Hạ công suất 1200m3 ngày.đêm

- Khai toán kinh phí xây dựng và vận hành hệ thống xử lý nước thải

- Bản vẽ thiết kế (7 bản vẽ)

5 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

- Phương pháp thu thập tài liệu: tìm hiểu quy mô ngành nghề hoạt động của Công

ty TNHH An Hạ, thu thập tìm hiểu thành phần, tính chất nước thải giết mổ gia súc cần xử lý

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: tìm hiểu những công nghệ xử lý nước thải giết mổ gia súc qua các tài liệu chuyên ngành

- Phương pháp so sánh: ưu nhược điểm của công nghệ xử lý nước thải giết mổ gia súc hiện nay và đề xuất công nghệ xử lý hiệu quả phù hợp với công ty và quy chuẩn hiện hành; so sánh chất lượng và giá thành của nước thải sau xử lý

- Phương pháp toán: sử dụng các công thức toán đã học để tính toán lưu lượng nước thải, tính toán các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý và dự toán chi phí xây dựng, vận hành, bảo dưỡng các thiết bị của hệ thống xử lý Phân tích,

xử lý số liệu bằng các phần mềm máy tính như Excel, word

- Phương pháp đồ họa: dùng phần mềm Autocad để thực hiện bản vẽ các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÖC

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY TNHH AN HẠ

Ngày hoạt động: 10/07/2015 (Đã hoạt động 2 năm)

An Hạ là một trong những đơn vị hoạt động trong lĩnh vực sản xuất và cung ứng nhiều sản phẩm nông sản sạch, có trụ sở chính tại huyện Củ Chi, TP Hồ Chí Minh Thời gian qua, Công ty còn thực hiện liên kết và bao tiêu toàn bộ sản phẩm với 646 hộ chăn nuôi heo theo tiêu chuẩn VietGAP ở Củ Chi và Hóc Môn Việc sản xuất ra thịt heo đạt chứng nhận VietGAP được An Hạ thực hiện thành chuỗi liên kết khép kín từ thu mua, giết mổ, phân phối đến tận tay người tiêu dùng để đảm bảo đúng chất lượng sản phẩm

1.2 QUY TRÌNH GIẾT MỔ HEO

Hình 1.1 Heo giết mổ theo dây chuyền

Hình 1.2 Sơ đồ quy trình giết mổ heo

Xe chở heo nhập về lò mổ trong ngày từ 10 giờ sáng đến 18 giờ chiều

- Heo được nạp vào chuồng sau khi đã qua hồ nước rửa xe (để đảm bảo vệ sinh khu giết mổ)

- Heo được nạp vào chuồng nhờ một bệ nạp, dốc 10%, heo được chuyển đến các chuồng nhốt thông qua các cửa chuồng

- Khoảng 0 giờ đến 1 giờ sáng các bồn nước được khởi động nhờ nhiệt độ từ các điện trở trong thời gian 20 phút (ở nhiệt độ 65˚C, nhiệt độ đủ để làm lông heo Sử dụng điện trở để làm nóng nước, có đồng hồ đo nhiệt điện tử (tự động điều chỉnh nhiệt độ) –

sử dụng máy sục khí làm cho nước nóng đều

- Sau khi heo được tắm, heo được chuyển lên khu gây choáng (gây choáng bán tự động) thông qua đoạn dốc 700x5000x1000mm(chuồng rộng 4000x12000mm/chuồng x

6 chuồng)

- Heo đến phòng gây choáng khi heo ngất nó tự rơi xuống thiết bị nâng chuyển heo (dạng băng truyền mẫu của Pháp)

- Trên máy nâng chuyển heo ta lấy huyết, có thùng chứa huyết đặt phía dưới

- Băng truyền chuyển heo qua băng chuyển heo (băng truyền chạy liên tục, tự động)

- Bồn nước nóng duy trì 8-10 giây, chuyển heo tự động qua máy đánh lông

- Khi heo đã được đưa qua máy đánh lông (6 giây) đánh sạch lông, heo được chuyển qua bàn làm sạch và cắt đầu → ta rửa sạch heo bằng vòi phun nước (phun áp lực) sau

đó cắt đầu, móc 02 móc treo heo vào 02 chân sau của heo, nâng heo lên dàn dẫn truyền

để mổ (móc heo dạng mắc áo mẫu Hà Lan, nâng heo bằng máy)

- Heo được mổ lấy lòng: lòng sạch + đầu chuyển sang tầng trên của bàn làm lòng (bàn làm lòng 2 tầng)

- Lòng dơ được chuyển xuống tầng dưới bàn làm lòng bằng hệ thống tự động

- Sau khi mổ lấy lòng, heo được chẻ làm đôi bằng máy chẻ heo

Tắm cho

heo

Gây choáng (Bằng máy)

Thọc huyết

Trụng (Nước 65oC)

Cạo lông (Bằng máy)

Mổ

(Treo)

- Sau khi chẻ heo, thịt heo được chuyển về phía sau dàn dẫn truyền, thú y kiểm soát

và chuyển thịt lên xe tải chuyên dùng (xe lạnh), chuyển đi giao hoặc chuyển vào kho mát -5oC và -45oC cấp đông

- Hệ thống chuyển thịt lên xe tải (xe đông lạnh): Thịt heo được chuyển đến cuối dàn dẫn truyền Hệ thống nâng hạ thịt xuống xe (xe có dàn treo thịt) → chuyển đi giao (chuyển vào kho lạnh bằng băng truyền chạy liên tục)

1.3 THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÖC

Thành phần, tính chất nước thải giết mổ gia súc

Nước thải giết mổ có hàm lượng chất ô nhiễm cao và đa dạng Nước thải thường có nhiều các thành phần hữu cơ như máu của động vật, mỡ động vật, hàm lượng Nitơ và Photpho cao Ngoài ra còn chứa phân của động vật, cặn lơ lửng có trong dạ dày của động vật, ô nhiễm mùi, độ màu và chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh

1.4 ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÖC GIA SÖC ĐẾN MÔI TRƯỜNG

Nước thải của các cơ sở giết mổ gia súc thường bị ô nhiễm do các thành phần như: huyết rơi vãi, huyết ứ động trong bụng, protein, nitơ, phospho, các chất tẩy rửa và chất bảo quản thực phẩm.Trong nước thải có mang nhiều vi khuẩn, vi sinh gây bệnh là tác nhân truyền bệnh như: E.coli, shigella, vibrio comma,

Do hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải giết mổ gia súc cao, nồng độ đậm đặc nên khi thải vào nguồn tiếp nhận nếu không được xử lý triệt để sẽ làm ô nhiễm các môi trường khác Nguồn nước ô nhiễm có thể phát sinh từ các công đoạn như: rửa chuồng trại, rửa thịt, làm lòng Khâu làm lòng là một trong những công đoạn phát sinh

ra một lượng lớn nước thải bị ô nhiễm Đối với các loại gia súc là heo, những chất bên trong lòng chiếm khoảng 6% trọng lượng sống của cơ thể Như vậy khâu làm lòng thải một lượng lớn chất ô nhiễm vào nước thải

Ngoài ra, nước sôi khi cạo lông, phân và nước tiểu gia súc tạo ra trong quá trình nhốt chờ mổ cũng chứa các chất gây ô nhiễm lớn

Các hợp chất hữu cơ có trong nước thải chủ yếu là carbohydrat Đây là hợp chất dễ

bị vi sinh vật phân hủy bằng cơ chế sử dụng oxi hòa tan trong nước để oxi hóa các hợp chất hữu cơ Nhu cầu oxi hóa tỷ lệ với nồng độ các chất hữu cơ trong nước Sự ô nhiễm chất hữu cơ dẫn đến suy giảm nồng độ oxi hòa tan trong nước Lượng Nitơ và Photpho cao sẽ gây phú dưỡng hóa ao hồ, gây tác hại đến hệ thủy sinh

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Khử khí Khuấy trộn pha loãng

Hóa học

Clo hóa Ozon hóa Trung hòa bằng dung dịch axit hoặc kiềm Keo tụ

Hấp thụ và hấp phụ Trao đổi ion

Sinh học

- Xử lý hiếu khí:

+ Bể aerotank + Bể lọc sinh học + Hồ hiếu khí, hồ oxy hóa + Ổn định cặn trong môi trường hiếu khí

- Xử lý yếm khí:

+ Bể UASB + Bể lọc yếm khí + Bể tự hoại, bể lắng 2 vỏ + Hồ yếm khí

+ Ổn định cặn trong môi trường yếm khí – bể metan

Nguồn: Bảng 1-3/Trang 9 - “Xử lý nước thải công nghiệp” Trịnh Xuân Lai- Nguyễn

Trọng Dương

Có thể phân loại các phương pháp xử lý nước thải theo đặc tính của quy trình xử lý nước thải Một cách tổng quát các phương pháp được sử dụng trong xử lý nước thải bao gồm:

Xử lý cơ học thường áp dụng ở giai đoạn đầu của quá trình xử lý, dùng để loại các tạp chất không hòa tan cả vô cơ lẫn hữu cơ có trong nước Tùy theo từng loại cặn có trong nước thải mà các công trình đơn vị sau đây có thể áp dụng như: song chắn rác, lưới chắn rác, bể điều hòa, bể tuyển nổi, bể lắng và bể lọc,…

2.1.1.2 Một số công trình đơn vị trong phương pháp cơ học

a Song chắn rác

Nhiệm vụ:

- Khử cặn rác thô như: nhánh cây, gỗ, giấy, lá cây, rễ cây, giẻ vụn, bao ni lông,…

- Bảo vệ bơm, van, đường ống, cánh khuấy

Nguyên lý hoạt động:

Song chắn rác nhằm chắn giữ lại các tạp chất thô, cặn bẩn có kích thước lớn hay ở dạng sợi (chủ yếu là xơ, sợi, chỉ các loại, rác, bao nilông và lá cây,…) có trong nước thải Đối với các tạp chất có kích thước < 5mm người ta thường sử dụng lưới chắn rác Cấu tạo các song chắn rác gồm các thanh kim loại tiết diện hình chữ nhật, hình tròn hoặc hình bầu dục

Phân loại:

Song chắn rác được chia thành 2 loại: di động hoặc cố định, có thể thu gom rác bằng thủ công hoặc cơ khí Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60o-90o theo hướng dòng chảy Kích thước khe song chắn rác có thể chia thành:

- Song chắn rác tinh, khoảng cách nhỏ hơn 10mm

- Song chắn trung bình, khoảng cách từ 10 đến 40mm

- Song chắn rác sơ bộ, khoảng cách lớn hơn 40mm

Song chắn rác tinh thông thường phía trước được bảo vệ bằng song chắn sơ bộ Vớt rác nổi được thực hiện bằng song chắn rửa thủ công (chiều rộng xác định để giảm bớt việc thu góp thường xuyên chất cặn bã) hoặc bằng song chắn làm sạch tự động (phải

cơ khí hóa đối với lưu lượng lớn hoặc nước có hàm lượng cao của chất rắn)

b Lưới lọc rác

Nguyên tắc hoạt động:

Đối với nước thải công nghiệp, có thể sử dụng loại lưới lọc là tấm thép mỏng đục lỗ hoặc lõi dây thép đan với kích thước mắt lưới không lớn hơn 5mm để chắn giữ rác

Phân loại:

Lưới lọc phân biệt thành loại phẳng và loại trụ, theo phương pháp làm sạch thì phân loại thành khô và ướt Loại khô làm sạch bằng bàn chải sắt, loại ướt làm sạch bằng thủy lực

c Bể lắng cát

Nhiệm vụ:

- Loại bỏ các hạt cặn lớn vô cơ như cát sỏi Kích thước hạt >200 m (0,2mm)

- Bảo vệ các trang thiết bị cơ khí động (bơm) tránh bị mài mòn

- Giảm cặn lắng trong ống, mương dẫn và bể phân hủy

- Giảm tần suất làm sạch của bể phân hủy

Nguyên tắc hoạt động:

Dưới tác dụng của lực trọng trường, các phần tử rắn có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ được lắng xuống đáy Bể lắng cát phải được tính toán với tốc độ dòng chảy đủ lớn (0,3 m/s) để các phân tử hữu cơ nhỏ không lắng lại và đủ nhỏ (0,15 m/s)

để cát và các tạp chất rắn vô cơ không bị cuốn theo dòng chảy ra khỏi bể

Phân loại:

Theo nguyên tắc chuyển động của dòng nước trong bể lắng cát người ta phân ra thành bể lắng cát ngang, bể lắng cát ngang nước chuyển động vòng, bể lắng cát đứng dòng chảy từ dưới lên, bể lắng cát nước chảy theo phương tiếp tuyến, bể lắng cát sục khí…và trong thực tế, bể lắng cát ngang được sử dụng phổ biến nhất

 Bể lắng cát ngang: Là một kênh hở có tiết diện hình chữ nhật, được thiết kế hai

ngăn luân phiên nhau, dòng chảy đi qua bể theo chiều ngang và vận tốc của dòng nước chảy được kiểm soát bởi kích thước của bể, ống phân phối nước dẫn đầu vào và ống

thu nước đầu ra Bể lắng cát ngang chỉ ứng dụng cho trạm xử lý có công suất nhỏ nhưng hiệu quả xử lý không cao

Hình 2.1 Bể lắng cát ngang

 Bể lắng cát thổi khí: Là bể hình chữ nhật, cách đáy 20 – 80 cm có bố trính

đường ống khoan lỗ để thổi khí, ở đáy bể có rãnh thu cát Quá trình sục khí sẽ kết hợp chuyển động vòng và chuyển động thẳng đứng, làm tăng hiệu quả xử lí Bể lắng cát thổi khí ứng dụng cho các trạm xử lý công suất lớn, hiệu quả cao, không phụ thuộc vào lưu lượng

Hình 2.2 Bể lắng cát thổi khí

 Bể lắng cát dòng xoáy: bao gồm một bể hình trụ dòng chảy đi vào tiếp xúc với

thành bể tạo nên mô hình dòng chảy xoáy, lực ly tâm và trọng lực làm cho cát được tách ra

d Bể điều hòa

Nhiệm vụ:

Bể điều hòa là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưu lượng và tải lượng dòng vào Bể điều hòa có các công dụng sau:

- Giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước thải Ổn định lưu lượng và nồng độ của nước thải

- Giảm và ngăn chặn các chất độc hại đi vào công trình xử lí sinh học tiếp theo

- Tiết kiệm hóa chất để trung hòa, khử trùng nước thải,…

- Giảm chi phí và kích thước của các thiết bị sau này

Các phương án bố trí bể điều hòa lưu lượng có thể là điều hòa trên dòng thải hay ngoài dòng thải xử lý Phương án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm đáng kể dao động thành phần nước thải đi vào các công đoạn phía sau, còn phương án điều hòa ngoài dòng thải chỉ giảm được một phần nhỏ sự dao động đó

Để đảm bảo hòa trộn đều nồng độ các chất bẩn trong nước thải và ngăn ngừa sự lắng, trong bể điều hòa cần đặt các thiết bị khuấy trộn Năng lượng cần cho khuấy trộn khi dùng thiết bị cơ khí từ 0,003 đến 0,045 kW cho 1m3 nước, khi khuấy trộn bằng khí nén, lượng không khí cần 3,74 m3 cho 1m3 nước và phân phối theo dàn ống với cường

độ 2 l/s.m dài

Phân loại:

Có 2 loại bể điều hòa

1 Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng nằm trực tiếp trên đường chuyển động của nước thải

2 Bể điều hòa lưu lượng là chủ yếu, có thể nằm trực tiếp trên đường vận chuyển của dòng chảy hoặc nằm ngoài đường đi của dòng chảy

- Điều hòa lưu lượng: Lưu lượng nước thải đi vào bể theo từng giờ trong một chu

kì sản xuất

- Điều hòa chất lượng: Nồng độ các chất bẩn có trong nước thải đi vào bể thay đổi theo giờ trong một chu kỳ sản xuất, còn chất lượng nước ra tương đối ổn định

lọc đồng đều hơn do tải lượng thuỷ lực thấp hơn

 Trong xử lý hoá học, ổn định tải lượng sẽ dễ dàng điều khiển giai đoạn chuẩn bị

và châm hoá chất tăng cường độ tin cậy của quy trình

Nhược điểm

 Diện tích mặt bằng hoặc chỗ xây dựng cần tương đối lớn

 Bể điều hoà hoà ở những nơi gần khu dân cư cần được che kín để hạn chế mùi

 Đòi hỏi phải khuấy trộn và bảo dưỡng

 Chi phí đầu tư tăng

e Bể tách dầu

Nhiệm vụ:

Công trình này thường 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

Để tách lượng dầu mỡ có trong nước thải, người ta thường sử dụng bể tách dầu

mỡ thường đặt trước cửa xả vào cống chung hoặc trước bể điều hòa của nhà máy

Nguyên tắc hoạt động:

Việc tách dầu mỡ ra khỏi nước thải có thể thực hiện theo 2 quá trình:

- Tách dầu bằng trọng lực: các hạt dầu, mỡ có tỷ trọng nhẹ hơn nước sẽ nổi lên mặt nước và gạt ra ngoài, còn các hạt cặn dính dầu nặng hơn nước sẽ lắng xuống đáy và được tháo ra ngoài Nguyên tắc tách dầu bằng trọng lực dựa trên

sự khác nhau giữa tỷ trọng dầu và nước

- Tách dầu bằng lực nhân tạo như lực ly tâm, cyclon thủy lực, keo tụ bằng hóa chất, lọc qua lớp vật liệu có khả năng bám dính dầu mỡ

Hình 2.3 a) Bể tách dầu thiết bị máy cào dây xích b) Bể tách dầu có cào cặn loại cầu chạy kéo thanh gạt ở đáy

- Bể tách dầu mỡ hình trụ tròn: hình dạng giống bể lắng đứng có thêm vách ngăn

dầu đặt phía trong , song song với thành bể

Hình 2.4 Bể tách dầu mỡ hình trụ tròn

Nguyên lý hoạt động: nước thải đi vào từ dưới lên trong ống đặt giữa bể, dầu nổi lên trên bề mặt bể, nước sạch dầu được thu qua một máng chắn dầu hở ở đáy bể đi lên qua máng thu qua công trình tiếp theo Dầu được thu và xử lý

Ưu điểm so với bể tách dầu dạng ngang:

- Đáy rất dốc, có ngăn cô đặc dầu, có thanh gạt bùnquét được tất cả vị trí trên

bể lắng

- Ống phân phối trung tâm có thể được lắp đặt thêm thiết bị hút dầu ra ngoài

- Thời gian lưu nước từ 2-5 phút, cô đặc được dầu Tránh ảnh hưởng của gió và ít gây mùi

Bể lắng có cấu tạo mặt bằng là hình chữ nhật hay hình tròn, được thiết kế để loại

bỏ bằng trọng lực các hạt cặn có trong nước theo dòng chảy liên tục vào và ra bể Thông thường trong bể lắng người ta thường phân ra làm 4 vùng:

- Bể lắng ngang (có hoặc không có vách nghiêng): mặt bằng có dạng hình chữ

nhật, tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều dài không nhỏ hơn ¼ và chiều sâu đến 4m Thường sử dụng cho trạm xử lí có công suất lớn hơn 15000 m3/ngđ

Nguyên tắc hoạt động:

Nước thải đi vào vùng phân phối nước đặt ở đầu bể lắng, qua vách phân phối, nước chuyển động đều dọc bể qua vùng lắng đi vào vùng thu nước đặt ở cuối bể Để phân phối đều nước vào vùng lắng, thường cấu tạo máng có lỗ phân phối đặt suốt chiều ngang bể hoặc đặt các tấm có khe hoặc lỗ phân phối trên toàn diện tích mặt cắt ngang vùng lắng Để thu đều nước đã lắng đặt các máng thu đều nước ở cuối bể Cặn lắng được máy có các tấm gạt cặn bằng gỗ chạy bằng dây xích đặt ngập trong bể, hay máy

có các tấm gạt cặn gắn vào dầm cầu chạy đặt trên 2 thành dọc bể, gạt dồn về phía máng thu đặt ở đầu vào của bể, hay về các máng thu cặn đặt suốt chiều ngang bể nếu

là bể lớn Bơm hút cặn đặt gần máng đầu bể, một bơm có thể hút cho nhiều máng thu cặn hay nhiều bể Cặn xả ra khỏi bể bằng áp lực thủy tĩnh

Bọt nổi được thanh gạt của máy cào cặn đặt ngập nước 0,05-0,1 m gạt về máng thu bọt

ở cuối bể

Hình 2.6 Bể lắng ngang

Bể lắng đứng: mặt bằng thường là hình tròn hoặc hình vuông (nhưng trên thực tế

thường sử dụng bể lắng đứng hình tròn), đáy dạng nón hay chóp cụt; trong bể lắng hình tròn nước chuyển động theo phương bán kính (radian) Áp dụng cho trạm xử lí với công suất nhỏ hơn 20.000 m3/ngàyđêm

m3/ngđ

Nguyên tắc hoạt động:

Nước thải chảy theo ống trung tâm từ dưới lên trên rồi qua múi phân phối vào bể Chất nổi nhờ tấm chắn treo lơ lửng ở dưới dàn quay dồn góp lại và chảy luồn qua ống xiphông xả ra giếng cặn

Dàn quay quay với tốc độ 2 3 vòng/giờ Khi dàn quay quay cặn lắng được dồn vào

hệ thống thu nhờ hệ thống cào gom cặn gắn ở dưới dàn quay hợp với trục một góc 45o, đáy bể thường làm dốc i=0,02 Cặn xả ra khỏi bể bằng áp lực thủy tĩnh không nhỏ hơn 1,5m hoặc bằng máy bơm

Bể lọc thường làm việc với hai chế độ lọc và rửa lọc Vật liệu lọc được sử dụng thường là cát thạch anh, than cốc, hoặc sỏi, thậm chí cả than nâu, than bùn hoặc than

gỗ Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điều kiện địa phương

Phân loại:

Có nhiều dạng lọc: lọc chân không, lọc áp lực, lọc chậm, lọc nhanh, lọc chảy ngược,

và tạo ra năng lượng Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận hết các chất dinh dưỡng

để xây dựng nên tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng được tăng lên Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy sinh hóa

Cơ sở của phương pháp xử lý sinh học là dựa vào khả năng oxy hóa và phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải của vi sinh vật trong điều kiện tự nhiên hoặc trong điều kiện nhân tạo

Các quá trình sinh học chính thường hay áp dụng trong công nghệ xử lý nước thải:

- Phương pháp xử lý bằng vi sinh kỵ khí: Sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện không có oxy

- Phương pháp xử lý bằng vi sinh thiếu khí: Sử dụng nhóm vi sinh vật thiếu khí hoạt động trong điều kiện thiếu khí

- Phương pháp xử lý bằng vi sinh hiếu khí: Sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục và duy trì nhiệt độ trong khoảng

từ 20-40oC

2.1.2.1 Phương pháp xử lý hiếu khí

Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện có oxy Quá trình xử

lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí gồm 3 giai đoạn :

Oxy hóa các chất hữu cơ :

CxHyOz + O2  Enzyme

CO2 + H2O + H Tổng hợp tế bào mới :

CxHyOz + O2 + NH3Enzyme 

Tế bào vi khuẩn (C5H7O2N) + CO2 + H2O - H Phân hủy nội bào :

Bốn giai đoạn xảy ra đồng thời trong quá trình phân hủy kỵ khí :

Thủy phân: Trong giai đoạn này, dưới tác dụng của enzyme do vi khuẩn tiết ra,

các phức chất và các chất không tan (như polysaccharide, protein, lipid) chuyển hóa thành các phức chất đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (như đường, các acid amin, acid béo)

Acid hóa: Trong giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan

thành chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, rượu, acid lactic, methanol, CO2, H2,

NH3, H2S và sinh khối mới

Acetic hóa: Vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn acid hóa thành

acetat, H2, CO2 và sinh khối mới

Methane hóa: 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

2.1.2.3 Các hệ thống xử lý nhân tạo bằng phương pháp sinh học

a Xử lý theo phương pháp hiếu khí

Xử lý nước thải theo phương pháp hiếu khí nhân tạo dựa trên nhu cầu oxy cần cung cấp cho vi sinh vật hiếu khí có trong nước thải hoạt động và phát triển Các vi sinh vật hiếu khí sử dụng các chất hữu cơ, các nguồn N và P cùng với một số nguyên tố vi lượng khác làm nguồn dinh dưỡng để xây dựng tế bào mới, phát triển tăng sinh khối Bên cạnh đó quá trình hô hấp nội bào cũng diễn ra song song, giải phóng CO2 và nước

Cả hai quá trình dinh dưỡng và hô hấp của vi sinh vật đều cần oxy Để đáp ứng nhu cầu oxy hòa tan trong nước, người ta thường sử dụng hệ thống sục khí bề mặt bằng cách khuấy đảo hoặc bằng hệ thống khí nén

 Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng (bùn hoạt tính)

Quá trình này sử dụng bùn hoạt tính dạng lơ lửng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan hoặc các chất hữu cơ dạng lơ lửng Sau một thời gian thích nghi, các tế bào vi khuẩn bắt đầu tăng trưởng và phát triển Các hạt lơ lửng trong nước thải được các tế bào vi sinh vật bám lên và phát triển thành các bông cặn có hoạt tính phân hủy các chất hữu

cơ Các hạt bông cặn dần dần lớn lên do được cung cấp oxy và hấp thụ các chất hữu cơ làm chất dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển

Bùn hoạt tính là tập hợp các vi sinh vật khác nhau, chủ yếu là vi khuẩn, bên cạnh

đó còn có nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn, nguyên sinh động vật, giun, sán,… kết thành dạng bông với trung tâm là các hạt lơ lửng trong nước Trong bùn hoạt tính ta thấy có

loài Zoogelea trong khối nhầy Chúng có khả năng sinh ra một bao nhầy xung quanh tế

bào, bao nhầy này là một polymer sinh học với thành phần là polysaccharide có tác dụng kết các tế bào vi khuẩn lại tạo thành bông

Một số công trình hiếu khí phổ biến xây dựng trên cơ sở xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính :

- Bể aeroten thông thường

Đòi hỏi chế độ dòng chảy nút (plug-flow), khi đó chiều dài bể rất lớn so với chiều rộng Trong bể, nước thải vào có thể phân bố ở nhiều điểm theo chiều dài, bùn hoạt tính tuần hoàn đưa vào đầu bể Tốc độ sục khí giảm dần theo chiều dài bể Quá trình phân hủy nội bào xảy ra ở cuối bể

- Bể aeroten xáo trộn hoàn toàn

Đòi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bị sục khí thích hợp Thiết bị sục khí cơ khí (motour và cánh khuấy) hoặc thiết bị khuếch tán khí thường được sử dụng Bể này thường có dạng tròn hoặc vuông, hàm lượng bùn hoạt tính và nhu cầu oxy đồng nhất

trong toàn bộ thể tích bể

- Bể aeroten mở rộng

Hạn chế lượng bùn dư sinh ra, khi đó tốc độ sinh trưởng thấp, sản lượng bùn thấp

và chất lượng nước ra cao hơn Thời gian lưu bùn cao hơn so với các bể khác (20-30 ngày)

- Mương oxy hóa

Là mương dẫn dạng vòng có sục khí để tạo dòng chảy trong mương có vận tốc đủ xáo trộn bùn hoạt tính Vận tốc trong mương thường được thiết kế lớn hơn 3m/s để tránh lắng cặn Mương oxy hóa có thể kết hợp quá trình xử lý N

Hình 2 10 Mương oxy hóa

- Bể hoạt động gián đoạn (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 xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục, chỉ có điều tất cả quá trình xảy ra trong cùng một bể và được thực hiện lần lượt theo các bước: (1) làm đầy, (2) phản ứng, (3) lắng, (4) xả cặn, (5) ngưng

Hình 2.11 Nguyên lý hoạt động của bể hoạt động gián đoạn SBR

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

Khi dòng nước thải đi qua những lớp vật liệu rắn làm giá đỡ, các vi sinh vật sẽ bám dính lên bề mặt Trong số các vi sinh vật này có loài sinh ra các polysaccaride có tính chất như là một polymer sinh học có khả năng kết dính tạo thành màng Màng này cứ dày thêm với sinh khối của vi sinh vật dính bám hay cố định trên màng Màng được tạo thành từ hàng triệu đến hàng tỉ tế bào vi khuẩn, với mật độ vi sinh vật rất cao Màng có khả năng oxy hóa các hợp chất hữu cơ, trong do ít tiếp xúc với cơ chất và ít nhận được O2 sẽ chuyển sang phân hủy kỵ khí, sản phẩm của biến đổi kỵ khí là các acid hữu cơ, các alcol,…Các chất này chưa kịp khuếch tán ra ngoài đã bị các vi sinh vật khác sử dụng Kết quả là lớp sinh khối ngoài phát triển liên tục nhưng lớp bên trong lại bị phân hủy hấp thụ các chất bẩn lơ lửng có trong nước khi chảy qua hoặc tiếp xúc với màng

b Xử lý theo phương pháp kỵ khí

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

- Bể xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên (UASB)

Về cấu trúc : Bể UASB là một bể xử lý với lớp bùn dưới đáy, có hệ thống tách và thu khí, nước ra ở phía trên Khi nước thải được phân phối từ phía dưới lên sẽ đi qua lớp bùn, các vi sinh vật kỵ khí có mật độ cao trong bùn sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải Bên trong bể UASB có các tấm chắn có khả năng tách bùn bị lôi kéo theo nước đầu ra

Về đặc điểm : Cả ba quá trình phân hủy - lắng bùn - tách khí được lắp đặt trong cùng một công trình Sau khi hoạt động ổn định trong bể UASB hình thành loại bùn hạt có mật độ vi sinh rất cao, hoạt tính mạnh và tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng

Hình 2.12 Bể UASB

- Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc

Hỗn hợp bùn và nước thải được khuấy trộn hoàn toàn trong bể kín, sau đó được đưa sang bể lắng 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 Bể phản ứng tiếp xúc thực sự là một bể biogas cải tiến với cánh khuấy tạo điều kiện cho vi sinh vật tiếp xúc với các chất ô nhiễm trong nước thải

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

- Bể lọc kỵ khí

Bể lọc kỵ khí là một bể chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa nhiều

cacbon trong nước thải Nước thải được dẫn vào bể từ dưới lên hoặc từ trên xuống, tiếp xúc với lớp vật liệu có các vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng và phát triển

- Bể phản ứng có dòng nước đi qua lớp cặn lơ lửng và lọc tiếp qua lớp vật liệu lọc cố định

Là dạng kết hợp giữa quá trình xử lý kỵ khí lơ lửng và dính bám

2.1.2.4 Các hệ thống xử lý tự nhiên bằng phương pháp sinh học

xử lý diễn ra với tốc độ tự nhiên (chậm) do đó đòi hỏi diện tích đất rất lớn Hồ sinh học chỉ thích hợp với nước thải có mức độ ô nhiễm thấp Hiệu quả xử lý phụ thuộc sự phát triển của vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí, tùy nghi, cộng với sự phát triển của các loại vi nấm, rêu, tảo và một số loài động vật khác nhau

Hệ hồ sinh học có thể phân loại như sau:

(1) Hồ hiếu khí (Aerobic Pond); (2)Hồ tùy nghi (Facultative Pond); (3) Hồ kỵ khí (Anaerobic Pond); (4) Hồ xử lý bổ sung

 Hồ hiếu khí (Aerobic Pond)

Hồ làm thoáng tự nhiên

Oxy được cung cấp cho quá trình oxy hóa chất hữu cơ chủ yếu do sự khuếch tán không khí qua mặt nước và quá trình quang hợp của các thực vật nước (rong, tảo,…) Chiều sâu của hồ phải bé (thường lấy khoảng 30-40 cm) để đảm bảo cho điều kiện hiếu khí có thể duy trì tới đáy hồ Trong hồ, nước thải được xử lý bởi quá trình cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn, các động vật bậc cao hơn như nguyên sinh động vật cũng xuất hiện trong hồ và nhiệm vụ của chúng là làm sạch nước thải (ăn các vi khuẩn) Các nhóm vi khuẩn, tảo hay nguyên sinh động vật hiện diện trong hồ tùy thuộc vào các yếu

tố như lưu lượng nạp chất hữu cơ, khuấy trộn, pH, dưỡng chất, ánh sáng và nhiệt độ Hiệu suất chuyển hóa BOD5 của hồ rất cao, có thể lên đến 95% Tuy nhiên, chỉ có BOD5 dạng hòa tan mới bị loại khỏi nước thải đầu vào, và trong nước thải đầu ra chứa nhiều tế bào tảo và vi khuẩn, do đó nếu phân tích tổng BOD5 có thể sẽ lớn hơn cả tổng BOD5 của nước thải đầu vào Nhiều thông số không thể khống chế được nên hiện nay

người ta thường thiết kế theo lưu lượng nạp đạt từ các mô hình thử nghiệm Việc điều chỉnh lưu lượng nạp phản ánh lượng oxy có thể đạt được từ quang hợp và trao đổi khí qua bề mặt tiếp xúc nước, không khí

Do độ sâu nhỏ, thời gian lưu nước dài nên diện tích của hồ lớn Vì thế hồ chỉ thích hợp khi kết hợp việc xử lý nước thải với nuôi trồng thủy sản cho mục đích chăn nuôi

và công nghiệp

Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo

Nguồn oxy cung cấp cho quá trình sinh học từ các thiết bị như bơm khí nén hay máy khuấy cơ học Vì được tiếp khí nhân tạo nên chiều sâu của hồ có thể từ 2 - 4,5 m Sức chứa tiêu chuẩn khoảng 400 kg/(ha.ngày) Thời gian lưu nước trong hồ 1-3 ngày

Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo do có chiều sâu hồ lớn, mặt khác việc làm thoáng cũng khó đảm bảo toàn phần vì thế một phần lớn của hồ làm việc như hồ hiếu-kỵ khí, nghĩa là phần trên hiếu khí, phần dưới kỵ khí

 Hồ tùy nghi ( Facultative Pond )

Việc xử lý nước thải tốt là do hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí và tùy nghi Từ trên xuống đáy hồ có 3 khu vực chính

- Khu vực thứ nhất (hay là khu vực hiếu khí) được đặc trưng bởi hệ cộng sinh giữa vi khuẩn và tảo Nguồn oxy được cung cấp bởi oxy khí trời thông qua quá trình trao đổi

tự nhiên qua bề mặt hồ, và oxy được tạo ra qua quá trình quang hợp của tảo Oxy được

vi khuẩn sử dụng để phân hủy các chất hữu cơ tạo nên các dưỡng chất và CO2, tảo sử dụng các sản phẩm này để quang hợp

- Khu vực trung gian (hay là khu vực kỵ khí không bắt buộc) đặc trưng bởi các hoạt động của các vi khuẩn kỵ khí không bắt buộc

- Khu vực thứ ba (hay là khu vực kỵ khí) đặc trưng bởi các hoạt động của các vi khuẩn

kỵ khí phân hủy các chất hữu cơ lắng đọng dưới đáy bể

Hình 2.13 Hồ tùy nghi

 Hồ xử lý bổ sung

Có thể áp dụng sau quá trình xử lý sinh học (aerotank, bể lọc sinh học hoặc sau hồ sinh học hiếu khí, tùy nghi,…) để đạt chất lượng nước ra cao hơn, đồng thời thực hiện quá trình nitrat hóa Do thiếu chất dinh dưỡng, vi sinh còn lại trong hồ này sống ở giai đoạn hô hấp nội bào và amoniac chuyển hóa thành nitrat Thời gian lưu nước trong hồ này khoảng 18 - 20 ngày Tải trọng thích hợp 67 - 200kg BOD5/ha.ngày

b) Cánh đồng tưới

Dẫn nước thải theo hệ thống mương đất trên cánh đồng tưới, dùng bơm và ống phân phối phun nước thải lên mặt đất Một phần nước bốc hơi, phần còn lại thấm vào đất để tạo độ ẩm và cung cấp một phần chất dinh dưỡng cho cây cỏ sinh trưởng Phương pháp này chỉ được dùng hạn chế ở những nơi có khối lượng nước thải nhỏ, vùng đất khô cằn xa khu dân cư, độ bốc hơi cao và đất luôn thiếu độ ẩm

Ở cánh đồng tưới không được trồng rau xanh và cây thực phẩm vì vi khuẩn, virus gây bệnh trong nước thải chưa được loại bỏ có thể gây tác hại cho sức khỏe của con người sử dụng các loại rau và thực phẩm này

c) Xả nước thải vào ao, hồ, sông suối

Nước thải được xả vào những nơi vận chuyển và chứa nước có sẵn trong tự nhiên

để pha loãng chúng và tận dụng khả năng tự làm sạch của các nguồn Đối với nước thải giết mổ gia súc, biện pháp này thường không được áp dụng vì nó gây mùi hôi thối rất nghiêm trọng và giết chết các loài thủy sinh vật sống trong nước Mặc dù vậy ở nước ta, phần lớn nước thải chăn nuôi thường xả vào các hệ thống sông, hồ gần khu vực chăn nuôi sau khi xử lý bằng những biện pháp thô sơ như hầm biogas, hồ lắng,… Ngoài các phương pháp sinh học tự nhiên trên, người ta còn sử dụng các phương pháp vùng đất ngập nước (wetland), xử lý bằng đất (land treatment),… Hiện nay người

ta đã áp dụng việc sử dụng các loài thực vật nước để làm tăng hiệu quả xử lý tự nhiên của các ao hồ, đặc biệt thích hợp với nước thải giết mổ gia súc

2.1.3 Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý

2.1.3.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học

Là phương pháp dùng một số hóa chất và bể phản ứng nhằm nâng cao chất lượng của nước thải để đáp ứng hiệu quả xử lý của các công đoạn sau

Phương pháp xử lý hóa học được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước dựa vào

cơ chế của các phản ứng hóa học Trong công nghệ xử lý nước thải thường kết hợp

cả hai phương pháp xử lý lý học và hóa học để mang lại hiệu quả cao hơn, tuy nhiên với phương pháp này thường chi phí vận hành cao và đặc biệt tạo ra các sản phẩm phụ độc hại Việc ứng dụng các quá trình xử lý hóa học được trình bày tóm tắt như sau:

a Trung hòa

Nước thải chứa các axit hoặc kiềm cần được trung hòa để đưa giá trị pH của nước về ngưỡng trung tính Quá trình trung hoàn nước thải được thực hiện bằng nhiều cách: Trộn lẫn nước thải với dung dịch axit hoặc kiềm, bổ sung các tác nhân hóa học, lọc nước qua vật liệu lọc có tác dụng trung hòa, hấp phụ khí axit bằng dung dịch kiềm hoặc hấp phụ amoniac bằng nước axit,…

Các hóa chất dùng để trung hòa:

 Đối với nước thải có tính axit: dùng vôi sữa 5-8%, NaOH, Na2CO3, NH4OH hoặc Mg(OH)2

 Đối với nước thải có tính kiềm: dùng axit mạnh, thường dùng H2SO4 và HCl vì giá thành rẻ

b Keo tụ

Quá trình keo tụ bông cặn dùng để khử các chất lơ lửng, chất phân tán dạng keo trong nước thải Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán, kích thước của hạt thường dao động tử 0,1 đến 10 m Các hạt này không nổi cũng không lắng và do đó tương đối khó tách loại Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ

số diện tích bề mặt và thể tích rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trở nên rất quan trọng Do đó, để phá tính bền của hạt keo cần trung hòa điện tích bề mặt của chúng, quá trình này được gọi là quá trình keo tụ Các hạt keo đã bị trung hòa điện tích có thể liên kết với những hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn

và lắng xuống, quá trình này được gọi là quá trình tạo bông Quá trình thủy phân các chất keo tụ và tạo thành bông cặn 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+ + HOH Me(OH)3 + 3H+

 Các hóa chất dùng để keo tụ:

Những hóa chất keo tụ thường dùng nhất là muối sắt và muối nhôm như: Al2(SO4)3,

Al2(SO4)2.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H20 FeCl3, Fe2(SO4)3.2H2O, Fe2(SO4)3.3H2O, Fe2(SO4)3.7H2O

 Chất trợ keo tụ:

Cho thêm chất trợ keo tụ vào nước sẽ đẩy nhanh quá trình keo tụ và tạo bông cặn

to, nặng dễ lắng Axit silic hoạt tính là polymer chuỗi ngắn có tác dụng bao các hạt hydroxit nhôm để thu hút các hạt keo, với liều lượng cao silic hoạt tính lại ngăn cản quá trình keo tụ vì nó mang điện tích âm, liều lượng axit silic hoạt tính thường giới hạn trong khoảng 5 – 10 mg/l

Hình 2.14 Quá trình tạo bông cặn

c Oxi hóa- khử

Để xử lý nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxi hóa như clo ở dạng khí và hóa lỏng, dioxit clo, clorat canxi, pypoclorat canxi và natri, pemanganat kali, bicromat kali, oxi của không khí, ozon, pyroluzit (MnO2)

Trong quá trình oxi hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước

2.1.3.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý

Những phương pháp xử lý hóa lý dựa trên cơ sở ứng dụng của các quá trình: trích

ly, tuyển nổi, hấp phụ, chưng bay hơi, trao đổi ion,…

a) Tuyển nổi

Các loại bể tuyển nổi: tuyển nổi bằng thiết bị cơ khí, tuyển nổi chân không, tuyển nổi không áp lực, tuyển nổi áp lực

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các chất phân tán không tan,

tự lắng kém nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt nước Trong xử lý nước thải, quá trình này được sử dụng để khử các chất lơ lửng, làm đặc bùn sinh học Ưu điểm cơ bản của phương pháp này là có thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ, nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn

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 vào pha lỏng Các bọt khí này sẽ kết dính với hạt cặn, khi khối lượng riêng của tập hợp bọt khí và cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí nổi lên bề mặt

Để tăng hiệu suất tạo bọt, người ta thường sử dụng các chất tạo bọt như eresol, phenol nhằm giảm năng lượng bề mặt phân pha Tuỳ theo phương thức cấp không khí vào nước, quá trình tuyển nổi bao gồm các dạng sau:

 Tuyển nổi bằng khí phân tán: Khí nén được thổi trực tiếp vào bể tuyển nổi để tạo thành các bọt khí có kích thước từ 0,1 ÷ 1 mm, gây xáo trộn hỗn hợp khí - nước chứa cặn Cặn tiếp xúc với bọt khí, kết dính và nổi lên bề mặt

 Tuyển nổi chân không: bão hoà không khí ở áp suất khí quyển, sau đó thoát khí

ra khỏi nước ở áp suất chân không Hệ thống này ít sử dụng trong thực tế vì khó vận hành và chi phí cao

 Tuyển nổi bằng khí hoà tan: Sục không khí vào nước ở áp suất cao (2 ÷ 4 at), sau đó giảm áp giải phóng khí Không khí thoát ra sẽ tạo thành bọt khí có kích thước

20 ÷ 100m

Hình 2.15 Bể tuyển nổi

b) 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 lượng rất nhỏ các chất đó Những chất này không phân huỷ bằng con đường sinh học và thường có độc tính cao Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốt và chi phí riêng cho lượng chất hấp phụ không lớn thì việc 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 …) Chất hấp phụ vô cơ như đất sét, silicagen, keo nhôm và các chất hydroxit kim loại ít 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 hóa bởi vì một số chất hữu cơ trong nước thải có khả năng

bị oxy hoá và bị hoá nhựa Các chất hoá nhựa bít kín lổ xốp của than và cản trở việc tái sinh nó ở nhiệt độ thấp

c) 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 ly 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, M, 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 … 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, … 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 là những hợp chất cao phân tử

e) Phương pháp điện hóa

- 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

- Nhược điểm lớn của phương pháp này là tiêu hao điện năng lớn

2.1.4 Khử trùng nước thải

Khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùng của công nghệ xử lí nước thải nhằm loại bỏ vi trùng và virut gây bệnh chứa trong nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận Quá trình khử trùng nước thải diễn ra ở bể tiếp xúc Trong trường hợp xử lý nước thải có sử dụng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên: hồ sinh học, bãi lọc ngập nước,… thì không cần khử trùng

Để khử trùng nước thải, thường dùng Clo và các hợp chất chứa Clo Có thể tiến hành khử trùng bằng ozon, tia hồng ngoại,… nhưng cần phải cân nhắc kĩ về mặt kinh