tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nwớc thải tập trung của khu công nghiệp giao long với công suất 5000 m 3 ngày

Vì vậy, để các hạt keo có thể lắng được cần phải phá vỡ độ bền của chúng và trong công nghệ xử lý nước thải thường áp dụng quá trình keo tụ hóa học hoặc sinh học - Nhóm 3: gồm các chất a

Đồ án tốt nghiệp này với nội dung: Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp Giao Long công suất 5000 m3/ngày Với các thông số ô nhiễm chính là BOD (150mg/l), COD (200mg/l), SS (200mg/l), tổng Nitơ (40mg/l), tổng Phốtpho (6mg/l) Yêu cầu nước thải sau xử lý phải đạt quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT, loại A trước khi xả thải ra môi trường Công nghệ được đề xuất thiết kế trong đồ án này là bể bùn hoạt tính đóng vai trò chủ yếu Nước thải sẽ được tiền xử lý qua song chắn rác tinh để loại bỏ rác thô, sau đó 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 Tại đây, sẽ có hai trường hợp xảy ra: trường hợp thứ nhất: nồng độ COD thấp: nước sẽ được dẫn đến bể Lắng I; trường hợp thứ hai: nồng độ COD cao, nước sẽ được dẫn đến cụm keo tụ - tạo bông Nước sau khi đưa vào cụm bể keo tụ tạo bông để tăng kích thước hạt cặn cho quá trình lắng diễn ra tốt hơn cũng như loại bỏ các chất gây cản trở quá trình sinh học phía sau Hiệu suất mong muốn của công nghệ đề xuất đối với các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải là 80% đối với COD, 80% đối với BOD, 80% đối với SS, và bảo đảm nước thải đầu ra đạt yêu cầu cần phải

xử lý QCVN 40:2011/BTNMT, loại A

This graduated project with the content: Calculating and designing the waste water treatment system in Giao Long industrial zone with the capacity of 5000 m3 / day The main pollutants are BOD (150mg / l), COD (200mg / l), SS (200mg / l), total nitrogen (40mg / l), total phosphorus (6mg / l) Waste water after treatment must meet QCVN 40: 2011 / BTNMT, Class A standards before discharge into the environment The proposed technology in this project is the active sludge pool The wastewater will be pre-treated through refuse collection to remove the waste and then through the regulating tank to regulate the flow and balance the concentration of pollutants in the effluent before being introduced into the building after Two cases will occur here: case one: low COD: water will flow to the reservoir I; Case two: high COD concentrations, water will be lead to clumping clot - cotton Water is added to the clump of cotton coagulating tank to increase the particle size for better deposition as well as the removal of the bioreactors behind The desired efficiency of the proposed technology for pollutant indices in wastewater is 80% for COD, 80% for BOD, 80% for SS, and ensuring the effluent meets the requirement Process QCVN 40: 2011 /

BTNMT, type A

MỤC LỤC VI DANH MỤC HÌNH XI DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT XII

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Tính cấp thiết của đề tài 1

3 Mục tiêu của đề tài 1

4 Giới hạn của đề tài 1

5 Nội dụng của đề tài 2

6 Ý nghĩa của đề tài 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3

1.1 Tổng quan về nước thải 3

1.1.1 Nước thải là gì? 3

1.1.2 Thành phần của nước thải: 3

1.1.3 Tính chất của nước thải 4

1.1.4 Các tiêu chí cơ bản của nước thải 5

1.2 Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải 7

1.2.1 Phương pháp cơ học 8

1.2.2 Phương pháp hóa học 14

1.2.3 Phương pháp hóa - lý 15

1.2.4 Phương pháp sinh học 19

1.3 Một số công nghệ xử lý nước thải 30

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ KHU CÔNG NGHIỆP GIAO LONG VÀ NHỮNG ĐẶC TRƯNG CỦA NGUỒN THẢI 34

2.1 Giới thiệu về khu công nghiệp giao long 34

2.1.1 Cơ quan quản lý của khu công nghiệp: 34

2.1.2 Quá trình hình thành của khu công nghiệp 34

2.1.3 Thông tin về công tác bảo vệ môi trường: 35

2.2 Tổng quan về những đặc trưng của nguồn nước thải của khu công nghiệp 37

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 40

3.1 Thành phần của nước thải 40

3.2 Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước thải cho khu công nghiệp giao long 41

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP GIAO LONG 48

4.1 Tính toán lưu lượng nước thải: 48

4.2 Song chắn rác: 48

4.2.1 Nhiệm vụ: 48

4.2.2 Tính toán: 48

4.3 Bể thu gom: 50

4.3.1 Nhiệm vụ 50

4.3.2 Tính toán 50

4.4 Bể điều hòa 51

4.4.1 Nhiệm vụ 51

4.4.2 Tính toán 51

4.5 Bể keo tụ 57

4.5.1 Nhiệm vụ 57

4.5.2 Tính toán 57

4.6 Bể tạo bông 59

4.6.1 Nhiệm vụ: 59

4.6.2 Tính toán 59

4.7 Bể lắng i 62

4.7.1 Nhiệm vụ: 62

4.7.2 Tính toán 62

4.8 Bể aerotank 67

4.8.1 Nhiệm vụ: 67

4.8.2 Tính toán 67

4.9 Bể lắng II 76

4.9.1 Nhiệm vụ: 76

4.10 Bể khử trùng 82

4.10.1 Nhiệm vụ: 82

4.10.2 Tính toán 82

4.11 Bể nén bùn 83

4.11.1 Nhiệm vụ: 83

4.11.2 Tính toán 83

4.12 Máy ép bùn BĂNG TẢI 86

4.12.1 Nhiệm vụ: 86

4.12.2 Tính toán 86

4.13 Tính toán hóa chất 87

4.13.1 Bể chứa dung dịch phèn sắt (FeCl3) 87

4.13.2 Bể chứa dung dịch Clorine: 88

4.13.3 Bể chứa polymer tạo bánh bùn 88

CHƯƠNG 5 KHAI TOÁN KINH TẾ 90

5.1 Chi phí xây dựng 90

5.2 Chi phí vận hành 92

5.2.1 Chi phí điện năng 92

5.2.2 Chi phí hóa chất 92

5.2.3 Chi phí nhân công 93

5.2.4 Chi phí bảo trì, bảo dưỡng 93

5.2.5 Chi phí vận hành cho 1m3 nước thải 93

CHƯƠNG 6 QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH 94

6.1 Nghiệm thu công trình: 94

6.2 Giai đoạn đưa công trình vào hoạt động: 94

6.3 Những nguyên nhân phá hủy chế độ làm việc bình thường của các công trình xử lý và các biện pháp khắc phục: 94

6.4 Tổ chức quản lý và kỹ thuật an toàn 98

6.4.1 Tổ chức quản lý: 98

6.4.2 Kỹ thuật an toàn: 99

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 100

TÀI LIỆU THAM KHẢO 102

PHỤ LỤC II: Catalogue về đĩa sục khí 106 PHỤ LỤC III: Catalogue về máy khuấy của hãng Pro – Equipment 108 PHỤ LỤC IV: Catalogue về bơm định lượng tự điều chình theo pH của hãng DOUSEURO 109 PHỤ LỤC V: Catalogue về ống nhựa U.PVC của Công ty Nhựa Bình Minh 111 PHỤ LỤC VI: Các giá trị của thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp 112 PHỤ LỤC VII: Catalogue về máy thổi khí 114 PHỤ LỤC VIII: Catalogue về ống thép chịu áp lực của hãng Ống thép SeAH (Việt Nam) 117 PHỤ LỤC IX: Catalogue về máy ép băng tải của PRO – EQUIPMENT, INC 118

Bảng 1.1 Các chỉ tiêu cơ bản trong nước thải 5

Bảng 1.2 Ưu – nhược điểm của bể lọc sinh học không ngập trong nước và bể lọc sinh học ngập trong nước 23

Bảng 1.3 Ưu – nhược điểm của mương oxi hóa 25

Bảng 1.4 Ưu – nhược điểm của bể UASB 29

Bảng 2.1 Thông tin về số lượng dự án đầu tư tại Khu công nghiệp Giao Long 37

Bảng 2.2 Thành phần nước thải đầu vào hệ thống 39

Bảng 3.1 Giá trị Cmax của các thông số ô nhiễm và so sánh 40

Bảng 3.2 Đánh giá hiệu quả xử lý của phương án 1 43

Bảng 3.3 Đánh giá hiệu quả xử lý của phương án 2 44

Bảng 3.4 So sánh 2 phương án xử lý nước thải 45

Bảng 4.1 Các thông số thiết kế của song chắn rác 50

Bảng 4.2 Các thông số thiết kế của bể thu gom: 51

Bảng 4.3 Các thông số thiết kế bể điều hòa 56

Bảng 4.4 Các thông số thiết kế bể keo tụ 59

Bảng 4.5 Các thông số thiết kế của bể tạo bông 62

Bảng 4.6 Chỉ tiêu thiết kế bể lắng I 62

Bảng 4.7 Các thông số thiết kế của bể lắng I 67

Bảng 4.8 Các thông số thiết kế của bể Aerotank: 76

Bảng 4.9 Các thông số thiết kế của bể lắng II 82

Bảng 4.10 Các thông số thiết kế của bể khử trùng 83

Bảng 4.11 Các thông số thiết kế của bể nén bùn kiểu lắng đứng 86

Bảng 5.1 Chi phí xây dựng 90

Bảng 5.2 Chi phí máy móc, thiết bị đính kèm 91

Bảng 5.3 Bảng tính toán chi phí điện năng 92

Bảng 5.4 Bảng tính toán chi phí hóa chất 92

Bảng 6.1 Tóm tắt bản hướng dẫn các sự cố có thể xảy ra trong quá trình bùn hoạt tính 95

Bảng 6.2 Một số sự cố đối với bể lắng và cách khắc phục ở bể lắng: 98

Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo của song chắn rác 9

Hình 1.2 Sơ đồ hoạt động của bể lắng cát thông thường 10

Hình 1.3 Sơ đồ hoạt động của bể lắng 12

Hình 1.4 Mô hình bể điều hòa 13

Hình 1.5 Sơ đồ hoạt động của phương pháp oxi hóa – khử 15

Hình 1.6 Quá trình tạo bông cặn của các hạt keo 17

Hình 1.7 Sơ đồ hoạt động của bể tuyển nổi 18

Hình 1.8 Sơ đồ công nghệ đối với bể aerotank 22

Hình 1.9 Sơ đồ cấu tạo của bể lọc sinh học 23

Hình 1.10 Sơ đồ công nghệ của mương oxi hóa 25

Hình 1.11 Sơ đồ cấu tạo của bể UASB 29

Hình 1.12 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải của Khu công nghiệp Tân Bình, TP.HCM 30

Hình 1.13 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải của Khu công nghiệp Mỹ Phước, Bình Dương 31

Hình 1.14 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Khu công nghiệp Bình Chiểu, TP.HCM 32 Hình 1.15 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Khu công nghiệp Việt Nam - Singapore, Bình Dương 33

Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải phương án 1 41

Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải phương án 2 42

Hình 4.1 Sơ đồ hoạt động của Aerotank 71

BOD: Nhu cầu oxi sinh hóa

BTNMT: Bộ Tài nguyên và Môi trường

COD: Nhu cầu oxi hóa học

CTN: Cấp thoát nước

MBBR: Moving Bed Biofilm Reactor

NXB: Nhà xuất bản

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

SBR: Sequence Batch Reactor

MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Bảo vệ môi trường là vấn đề ngày càng trở nên cấp thiết mang tính toàn cầu vì chất lượng sống bị thay đổi, ảnh hưởng tới mọi hoạt động sống và phát triển trên trái đất Đây là một vấn đề phức tạp, lâu dài đòi hỏi những cố gắng của toàn cộng đồng Trong những năm gần đây chính phủ Việt Nam đã đưa ra nhiều biện pháp để biện pháp để giải quyết vấn đề môi trường được này sinh do sự phát triển kinh tế - xã hội mạnh mẽ, quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa

Đề tài này, sẽ trình bày các giải pháp xử lý nước thải nhằm khắc phục sự cố môi trường, đồng thời giảm thiểu lượng nước thải tác động đến môi trường

2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Đáp ứng quy hoạch phát triển kinh tế xã hội và kế hoạch bảo vệ môi trường của tỉnh Bến Tre, cùng với kế hoạch xây dựng hệ thống xử lý nước thải với mục đích thu gom

và xử lý đảm bảo chất lượng an toàn nước thải trước khi xả ra môi trường của tỉnh Bên cạnh đó, với nhu cầu thực tế từ phía Ban Quản lý thì việc nghiên cứu và lựa chọn một phương án phù hợp để thiết kế xây dựng trạm xử lý nước thải sản xuất cho khu công nghiệp Giao Long là rất thiết thực

3 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

- Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung của khu công nghiệp Giao Long với công suất 5000 m3/ngày

- Thiết lập các bản vẽ chi tiết các công trình đơn vị, sơ đồ bố trí các công trình có tính khả thi theo điều kiện thực tế trạm xử lý

4 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

- Đối tượng của đề tài: Đề xuất công nghệ và tính toán - thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung của khu công nghiệp Giao Long công suất 5000 m3

/ngày

- Phạm vi đề tài:

Đề tài giới hạn trong việc tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung cho khu công nghiệp Giao Long

Nước thải phát sinh ra từ các công ty thuộc khuôn viên khu công nghiệp

Diện tích quy hoạch: 101.468 ha

Thời gian thực hiện đồ án: 6/2017 đến 12/2017

5 NỘI DỤNG CỦA ĐỀ TÀI

- Tổng quan về tỉnh Bến Tre, khu công nghiệp Giao Long

- Nguồn phát sinh và thành phần nước thải

- Tổng quan về đặc tính và các công nghệ xử lý nước thải

- Đề xuất và lựa chọn phương án phù hợp

- Tính toán thiết kế các công trình đơn vị và tính toán kinh tế

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

6 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

- Về mặt môi trường: cải thiện môi trường nước, giảm thiểu tác động xấu đến môi trường nước,…

- Về mặt xã hội: nâng cao chất lượng cuộc sống của con người

Nội dung trong đồ án không chỉ áp dụng cho xử lý nước thải mà còn góp phần định hướng, đề ra phương pháp xử lý hiệu quả cho nước thải sản xuất Từ đó, góp phần làm tăng hiệu quả xử lý và tiết kiệm về mặt kinh tế trong việc xử lý nước thải sản xuất

÷10-4 mm) Chúng có thể là các chất vô cơ, hữu cơ, vi sinh vật,… và hợp cùng với nước thải thành hệ dị thể không bền và trong điều kiện xác định chúng có thể lắng cuống dưới dạng cặn lắng hoặc nổi lên trên mặt nước, hoặc tồn tại ở trạng thái lơ lửng trong khoảng thời gian nào đó Các chát chứa trong nhóm này

có thể dễ dàng tách khỏi nước bằng phương pháp trọng lực

- Nhóm 2: gồm các chất bẩn dạng keo (δ = 10-4÷10-6 mm) Chúng gồm 2 loại keo

là keo ưa nước và keo kị nước Thành phần các chất keo chứa trong nước thải chiếm 35÷40% lượng các chất lơ lửng Do kích thước nhỏ bé nên khả năng tự lắng của các hạt keo khó khăn Vì vậy, để các hạt keo có thể lắng được cần phải phá vỡ độ bền của chúng và trong công nghệ xử lý nước thải thường áp dụng quá trình keo tụ (hóa học hoặc sinh học)

- Nhóm 3: gồm các chất abanr dạng hòa tan có δ < 10-6 mm; chúng tạo thành một

hệ pha – dung dịch thật Các chất có trong nhóm 3 rất khác nhau về thành phần Một

só các chỉ tiêu đặc trung cho tính chất của nước thải: độ màu, mùi, BOD, COD, tổng hàm lượng nitow, phospho,… được xác định thông qua sự có mặt của các chất thuộc nhóm này và để xử lý chúng thường úng dụng phương pháp sinh học và phương pháp hóa lý

Nhóm 4: gồm các chất trong nước thải có kích thước hạt nhỏ hơn hoặc bằng 10-8

mm (phân tán ion) Các chất này chủ yếu là acid, bazo và các muối ammonia, photphat

được hình thành trong quá trình xử lý sinh học (Lâm Minh Triết, 2015)

1.1.3 Tính chất của nước thải

a Tính chất vật lý

- Khả năng lắng đọng/ nổi lên các chất bẩn

- Khả năng tạo mùi và ảnh hưởng của mùi

- Khả năng tạo màu và ảnh hưởng của màu

- Khả năng biến đổi nhiệt độ của nước thải

- Khả năng giữ ẩm của bùn/ cặn

b Tính chất hóa học

- Khả năng phản ứng giữa các chất bẩn có sẵn trong nước thải

- Khả năng phản ứng giữa các chất bẩn có sẵn trong nước thải và các hóa chất thêm vào

- Khả năng phân hủy hóa học nhờ các lực cơ học và vật lý

c Tính chất sinh học

Tính chất dinh học của nước thải biểu thị thông qua khả năng phân hủy của các chất bẩn trong điều kiện hiếu khí, thiếu khí, kỵ khí, tự nhiên và nhân tạo Sản phẩm của quá

trình phân hủy sinh học hiếu khí là CO2 và nước, còn sản phẩm của quá trình phân hủy

kỵ khí là khí sinh học là CH4, CO2,…

1.1.4 Các tiêu chí cơ bản của nước thải

Bảng 1.1 Các chỉ tiêu cơ bản trong nước thải

Các chỉ tiêu đặc

Các chỉ tiêu lý học

Chất rắn tổng cộng TS

Đánh giá khả năng tái sử dụng nước thải và

để xác định xem dạng công trình và quá trình nào thích hợp nhất để xử lý chúng

Là thông số quan trọng trong việc thiết kế và vận hành các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Nitơ hữu cơ Org N dưỡng trong nước thải và mức độ phân hủy

trong nước thải các dạng oxi hóa có thể có của các hợp chất nitơ

Ammonia tự do NH4+

Tổng photpho TP

Photpho hữu cơ Org P

Photpho vô cơ Inorg P

Clorua Cl- Để đánh giá khả năng tái sử dụng nước thải

cho nông nghiệp Sunfat SO42- Để đánh giá khả năng xử lý bùn thải

Độ kiềm HCO3- + CO32- +

OH- Để đánh giá khả năng đệm của nước thải Các nguyên tố vi

lượng

Có thể là các yếu tố quan trọng trong việc xử

lý nước thải bằng phương pháp sinh học Các kim loại nặng

Để đánh giá các ảnh hưởng độc tính đối với

xử lý sinh học và khả năng sử dụng lại nước thải sau xử lý

Nhu cầu oxi sinh

hoca cacbon hoàn

Để thử tính độc của nước thải và nước thải sau xử lý

Coliform MPN Để kiểm nghiệm sự hiện diện của vi khuẩn

gây bệnh và hiệu quả của quá trình chlorine

hóa nước thải

Các vi sinh vật đặc

biệt

Vi khuẩn, động vật nguyên sinh, giun, sán, virút

Để đánh giá sự hiện diện của các vi sinh vật đặc biệt có liên quán đến việc vận hành nhà máy xử lý nước thải và đối với việc sử dụng nước thải

Nguồn: Lâm Minh Triết, 2015

1.2 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Tùy thuộc vào thành phần và tính chất nước thải, loại nước thải cần xử lý (nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị, nước thải công nghiệp, nước thải bệnh viện, nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp rác,…), lưu lượng nước thải, điều kiện mặt bằng,… có thể ứng dụng các phương pháp xử lý khác nhau

 Đối với nước thải sinh hoạt và nước xả đô thị có thể áo dụng các phương pháp

- Khử trùng nước thải khi xả vào nguồn tiếp nhận (sông hồ,…)

Xử lý bậc một nhằm tách bỏ ra khỏi nước thải các tạp chất nởi, các chất có kích thước lớn và chất rắn dễ lắng Thường áp dụng các công trình xử lý đơn vị như song chắn rác – Thiết bị nghiền rác; Bể lắng cát – sân phơi cát; Bể lắng đợt I

Xử lý bậc hai nhằm loại bỏ khỏi nước thải các chất hữu cơ dạng hòa tan, dạng leo

và phân tán nhỏ Thực chất của xử lý bậc hai là áp dụng các quá trình xử lý sinh học –

Đó là quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ với sự tham gia của các vi sinh vật

 Đối với nước thải công nghiệp: do đặc tính riêng của từng loại nước thải công nghiệp mà có thể áp dụng các phương pháp xử lý khác nhau Các phương pháp xử lý thường được áp dụng đối với nước thải công nghiệp là:

Ngoài ra còn có thể áp dụng các phương pahsp xử lý nước thải qua đất cho các cụm

dân xư – nơi không có điều kiện thoát nước tốt (Nguyễn Đức Linh, 2017)

xử lý bằng biện pháp như:

- Nghiền vụn rác bằng máy nghiền rác cơ giới, sau đó cho vào dòng chảy và chúng sẽ được lắng lại ở bể lắng đợt I, hoặc dẫn trực tiếp đến công trình xử lý cặn tươi (bể mêtan)

- Chuyên chỡ tới các bãi rác của thành phố để tiếp tục xử lý ở đó (khi công suất trạm xử lý không lớn)

- Chôn lấp hợp vệ sinh ngay trong khu vực trạm xử lý (với công suất nhỏ)

- Phơi khô và đốt cháy cùng với bùn đã nén

Song chắn rác là các thanh đan xếp kế tiếp nhau với các khe hở từ 10 đến 100 mm, các thanh có thể bằng thép, inox, nhựa hoặc gỗ Tiết diện hình chữ nhật, hình tròn hoặc elip Các song chắn rác đặt song song với nhau, nghiêng về phía dòng chảy một góc 60 đến 90o để giữ rác lại (Lâm Minh Triết, 2015)

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

- Song chắn rác thô: có khoảng cách giữa các thanh từ 60÷100 mm

- Song chắn rác mịn: có khoảng cách giữa các thanh từ 10÷25 mm.(Lê Hoàng

Nghiêm, 2016)

Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo của song chắn rác

Nguồn: Lâm Minh Triết, 2015

b Bể lắng cát

Đây là công trình được thiết kế nhằm mục đích loại bỏ cát, cuội, xỉ lò hoặc các loại cặn nặng khác (vỏ trứng, mảnh xương, hạt ngũ cốc, cà phê,…) có trọng lượng riêng lớn hơn các hạt cặn hữu cơ lơ lửng dễ lên men Các tạp chất lắng đọng dưới đáy bể lắng cát thường có tính chất dễ tách nước trơ, tương đối khô, độ ẩm khoảng 13÷65%, trọng lượng riêng khoảng 1600kg/m3 Nếu các tạp chất này không được tách loại ra khỏi nước thải, có thể gây ảnh hưởng đến các công trình phía sau như mài mòn thiết

bị, lắng cặn trong ống, mương, gây khó khăn trong việc xả bùn (cặn tươi ở bể lắng đợt I) có lẫn cát trong bùn, rút ngắn thời gian làm việc của bể mêtan do phải tháo rửa cát ra khỏi bể

Bể lắng cát thường được thiết kế theo ba loại:

- Bể lắng cát ngang, dòng chảy theo hướng ngang và vận tốc được kiểm soát theo kích thước bể, cửa phân phối đầu vào và máng tràn đầu ra Bể lắng cát ngang thường

được thiết kế sao cho vận tốc dòng chảy trong bể đạt gần giá trị 0,3m/s với thời gian lưu nước từ 45 đến 90 giây

- Bể lắng cát chuyển động vòng, có dạng hình trụ tròn, nước thải được phân phối vào bể theo phương tiếp tuyến tạo nên dòng chảy xoáy, cát được tách ra khỏi dòng nước và lắng xuống đáy bể dưới tác dụng của trọng lực và lực ly tâm

- Bể lắng cát thổi khí, khí nén được đưa vào bể dọc theo chiều dài của thành bể ở

độ sâu nhất định để tạo dòng nên chảy xoắn ốc Cát lắng xuống đáy dưới tác dụng của trọng lực Hiệu suất làm việc của bể lắng cát thổi khí khá cao do thổi khí sẽ tạo được chuyển động vòng kết hợp chuyển động theo phương thẳng Do tốc độ tổng hợp của các chuyển động đó mà các chất bẩn hữu cơ lơ lửng không lắng xuống, nên trong thành phần cặn lắng chủ yếu là cát, đến 90÷95% và ít bị thối rữa

Cát sau khi lắng có thể được lấy ra khỏi bể bằng thủ công hoặc bằng thiết bị bơm dâng thủy lực hoặc sử dụng các thiết bị cơ khí như gàu cạp, bơm trục vít, bơm khí nén, bơm phản lực,… Trong trường hợp sử dụng thiết bị bơm dâng thủy lực để tháo cát ra khỏi các bể lắng cát, hỗn hợp cát – nước có tỷ lệ nước rất cao nên cần phải làm ráo cát trước khi vận chuyển đến nơi khác Việc làm ráo cát có thể tiến hành trên sân phơi

cát.(Lâm Minh Triết, 2015)

Hình 1.2 Sơ đồ hoạt động của bể lắng cát thông thường

Nguồn: hoangtan2312, 08/2014

Theo phương chuyển động của nước, người ta chia bể lắng thành ba loại cơ bản: bể lắng ngang, bể lắng đứng và bể lắng ly tâm

- Bể lắng ngang: có cấu tạo giống như một bể chứa hình chữ nhật, nước được phân phối đều ở đầu vào của bể và chuyển động ngang dọc theo chiều dài của bể với tốc độ 5÷10 mm/s và chảy ra ở đầu kia của bể Theo phương chuyển động của nước, các các hạt cặn sẽ lắng xuống đấy bể và từ đó nó được tập trung về đầu bể lắng nhờ hệ thống gạt bùn cơ giới Chiều sâu trung bình của lớp nước trong bể có thể từ 2 đến 3,5m Chiều dài bể tối thiểu gấp 10 lần chiều sâu Bể lắng ngang thích hợp cho các trạm xử lý có công suất lớn (trên 30.000 m3/ng.đ), đòi hỏi diện tích xây dựng rộng vad thường xây dựng ngoài trời

- Bể lắng đứng: có cấu tạo là một bể hình trụ tròn với đáy hình nón, nước chảy trong bể theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên với tốc độ 0,5÷0,7 mm/s, còn cặn lắng xuống đáy bể và được xả ra ngoài Ở trung tâm bể thường kết hợp xây dựng bể phản ứng Đường kính bể lắng đứng thường không vượt quá 10m Tỷ số giữa đường kính và chiều cao bể D/H = 1,5÷2 Bể lắng đứng thích hợp với trạm có công suất nhỏ hơn 10.000 m3/ng.đ

- Bể lắng ly tâm: nước chảy theo hướng ly tâm từ trung tâm bể ra các máng thu nước ở chu bi bể Đường kính bể có thể rất lớn , tới 50m Chiều cao bể H = 1,5÷2m ở thành và 3÷5m ở trung tâm Bể lắng ly tâm phù hợp với các trạm có công suất lớn (trên 40.000 m3/ng.đ)

Ngoài ba loại bể lắng nói trên, hiện nay người ta còn dùng tương đối phổ biến bể lắng trong với tâng cặn lơ lửng ở bể này, nước chuyển động từ dưới lên trên, với tốc

độ thích hợp trong bể sẽ dần dần hình thành một tầng cặn lơ lửng Tầng cặn này có tác dụng hấp phụ các hạt keo, cặn lơ lửng ở trong nước, làm cho nước được trong

hơn.(Lâm Minh Triết, 2015)

Hình 1.3 Sơ đồ hoạt động của bể lắng

d Bể điều hòa:

Bể điều hòa có tác dụng điều hòa lưu lượng và nồng độ của dòng thải vào hệ thống

xử lý giúp cho các công trình xử lý phía sau hoạt động ổn định

Bể điều hòa làm tăng hiệu quả của hệ thống xử lý sinh học, dó nó hạn chế được hiện trang 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 hòa ở mức độ thích hợp cho các hoạt động của vi sinh vật

Bể điều hòa được phân loại như sau: bể diều hòa lưu lượng, bể điều hòa nồng độ, bề

điều hòa cả nồng độ và lưu lượng.(Lâm Minh Triết, 2015)

Hình 1.4 Mô hình bể điều hòa

e Bể vớt dầu:

Nước thải chứa dầu mỡ có khối lượng riêng nhỏ hơn nước Đó là những chất nổi, chúng sẽ gây ảnh hưởng xấu đến các công trình thoát nước (mạng lưới và các công trình xử lý) Vì vậy, phải thu hồi những chất này trước khi xả vào hệ thống nước sinh hoạt và sản xuất Các chất dầu mỡ sẽ bít kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong bể sinh học và chúng chúng sẽ phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính trong bể aerotank, gây khó khăn trong quá trình lên ezim cặn,

Theo tiêu chuẩn dòng thải, không cho phép xả nước thải chứa dầu mỡ vào nguồn tiếp nhận nước vì chúng sẽ tạo thành một lớp váng mỏng phủ lên diện tích mặt nước khá lớn, gây khó khăn cho quá trình hấp thụ oxi của không khí vào nước, làm cho quá trình tự làm sạch của nguồn nước bị cản trở Mặt khác, dầu mỡ trong nước thải là một nguyên liệu có thể chế biến và dùng lại trong sản xuất và công nghệ

Vì vậy, nước thải có hàm lượng dầu mỡ cao như nước thải nhà ăn, xưởng chế biến thức ăn, xí nghiệp chế biến thực phảm, chế biến thủy sản, trước khi xử lý phải cho qua bể vớt dầu

 Hiệu quả xử lý của phương pháp cơ học: có thể loại bỏ được đến 60% tạp chất không tan trong nước thải và giảm BOD đến 30% Để tăng hiệu suất làm việc của các công trình xử lý cơ học có thể dùng biện pháp làm thoáng sơ bộ, hiệu quả xử lý có thể

đạt 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 40 – 50% theo BOD.(Lâm Minh Triết, 2015)

1.2.2 Phương pháp hóa học

Bản chất của quá trình xử lý nước bằng phương pháp này là áp dụng các quá trình hóa học để loại bỏ bớt chất ô nhiễm mà không thể dùng quá trình lắng ra khỏi nước thải Những phương pháp hóa học này thường được á dung để xử lý nước thải là: phương pháp trung hòa, phương pháp oxi hóa – khử,…

a Phương pháp trung hòa:

Trung các dòng thải có chứa acid hoặc kiềm Giá trị pH của nước thải ngành sơ chế tôm này dao động trong khoảng rộng, mặt khác các quá trình xử lý hóa lý và sinh học đều đòi hỏi một giá trị pH nhất định để đạt được hiệu suất xử lý tối ưu Do đó, trước khi đưa sang thiết bị xử lý, dòng thải cần được điều chỉnh tới pH thích hợp, khoảng 6,5 – 8,5 Trung hòa có thể được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:

- Trộn lãn dòng thải có tính acid với dòng thải có tính kiềm

- Sử dụng các tác nhân hóa học như H2SO4, HCl, NaOH, CO2,…

- Lọc nước thải acid bằng cách lọc qua vật liệu có tác dụng trung hòa

- Trung hòa bằng các khí acid.(Lê Hoàng Nghiêm, 2016)

 Điều chỉnh pH thường được kết hợp thực hiện trong bể điều hòa hay bể chứa nước thải

b Phương pháp oxi hóa – khử:

Phương pháp này sử dụng các chất oxi hóa như Clo ở dạng khí và ở dạng hóa lỏng oxi hóa các chất độc hại trong nước thải thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước Quá trình này, tiêu tốn một lượng chất lớn các tác nhân hóa học, do đó quá trình oxi hóa chỉ dùng được trong các trường hợp khi các tạp chất gây ô nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng phương pháp khác

Hình 1.5 Sơ đồ hoạt động của phương pháp oxi hóa – khử

Nguồn: CAMIX Co.,Ltd, 10/2017

c Khử trùng:

Khử trùng là khâu cuối trong dây chuyền công nghệ để loại bỏ các vi sinh vật và vi trùng gây bệnh trước khi xả vào nguồn yêu cầu chất lượng cao hoặc khi cần thiết sử dụng lại nước thải Các phương pháp thường sử dụng là: khử trùng bằng hóa chất (clorine, clorine dioxide, bromide clorine,…): Bể tiếp xúc, khử trùng bằng nhiệt, khử trùng bằng tia bức xạ, khử trùng bằng ozone,…

1.2.3 Phương pháp hóa - lý

Thực chất của phương pháp xử lý hoá học là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học và tạo cặn lắng hoặc tạo dạng chất hoà tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường

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

Các phương pháp hóa học xử lý nước thải gồm có: trung hòa, oxy hóa và khử Tất cả các phương pháp này đều dùng tác nhân hóa học nên tốn nhiều tiền Người ta sử dụng các phương pháp hóa học để khử các chất hòa tan và trong các hệ thống nước

khép kín Đôi khi phương pháp này được dùng để xử lý sơ bộ trước khi xử lý sinh học hay sau công đoạn này như là một phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn

a Phương pháp keo tụ - tạo bông:

Đây là phương pháp được ứng dụng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng và các hạt keo

có kích thước rất nhỏ (10-7 – 10-8 cm) Các chất này, tồn tại ở dạng phân tán và không thể loại bỏ bằng quá trình lắng Trong phương pháp này, người ta dùng các loại phèn nhôm hay phèn sắt cùng với sữa vôi như sunfat sắt, sunfat nhôm hay hỗn hợp của các loại phèn này và hydroxit canxi Ca(OH)2 với mục đích khử màu và một phần COD

Về nguyên lý, khi dùng phèn nhôm hay phèn sắt sẽ tạo thành các bông hydroxit nhôm hay hydroxit sắt (III) Các chất màu và các chất khó phân hủy sinh học bị hấp phụ vào các bông cặn này và lắng xuống tạo bùn của quá trình đông keo tụ

Để tăng tính hiệu quả của quá trình keo tụ, tăng tốc độ sa lắng cũng như tốc độ nén của các hạt keo người ta thường bổ sung các chất trợ keo, còn gọi là polyme kết bông Bản chất hóa học của polyme này là poliacrylat và copolime của nó Do không có quá trình thủy phân tạo ra H+ nên poly me không làm biến đổi pH của nước Tính hiệu quả cao của polyme trợ keo thể hiện ở chỗ chỉ cần sử dụng một lượng nhỏ vào trong nước Khi đó các hạt keo không tan lơ lửng được tách thành khối lượng riêng biệt và nước trở nên trong Khác với chất keo tụ, quá trình làm trong chỉ xảy ra khi sử dụng liều lượng chất trợ keo thích hợp Nếu dùng quá dư sẽ xảy ra hiện tượng bền hệ keo, hạt keo lơ lửng khó lắng

- Các muối nhôm gồm có: Al2(SO4)3.18H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O, NaAlO2,… Trong đó sử dụng rộng rãi nhất là Al2(SO4)3 vì Al2(SO4)3 hòa tan tốt trong nước, chi phí thấp, hoạt động có hiệu quả cao trong khoảng pH khoảng 5 – 7,5

- Các muối sắt gồm có: Fe2(SO4)3.2H2O, Fe2(SO4)3.3H2O, FeSO4.7H2O và FeCl3

Hình 1.6 Quá trình tạo bông cặn của các hạt keo

b Phương pháp tuyển nổi:

Tuyển nổi là phương pháp được áp dụng tương đối rộng rãi nhằm loại bỏ các tạo chất không tan, khó lắng Trong nhiều trường hợp, tuyển nổi còn được sử dụng để tách các chất tan như chất hoạt động bề mặt

Bản chất của quá trình tuyển nổi thì ngược lại với quá trình lắng và cũng được áp dụng trong trường hợp quá trình lắng xảy ra rất chậm và rất khó thực hiện Các chất lơ lửng như dầu, mỡ sẽ nổi lên trên bề mặt của nước thải dưới tác dụng của các bọt khí tạo thành lớp bọt có nồng độ tạp chất cao trong nước ban đầu Hiệu quả phân riêng bằng tuyển nổi phụ thuộc kích thước và số lượng bong bóng khí Kích thước tối ưu của bong bóng khí là 10 – 30.10-3 mm.(Lâm Minh Triết, 2015)

Hình 1.7 Sơ đồ hoạt động của bể tuyển nổi

c Phương pháp hấp phụ:

Trong thực tế, có rất nhiều loại nước thải công nghiệp có nồng độ các chất hữu cơ thấp nhưng rất khó xử lý hoặc không có khả năng xử lý bằng các phương pháp sinh học bình thương Ví dụ như các chất hoạt tính bề mặt (ABS), các chất hữu có mạnh vòng Nhưng chúng có thể được xử lý bằng phương pháp hấp phụ với hiệu quả cao Các chất hấp phụ có thể là: than hoạt tính hạt, thanh hoạt tính bột, than xương, đất hoạt tính (bentonit), silicagel, nhựa tổng hợp có khả năng trao đổi ion, tro bếp,…

Khi sử dụng than hoạt tính bột cần kết hợp với quá trình lắng và lọc Ban đầu, các chất bẩn được hấp phụ bằng than hoạt tính bột trong bể xáo trộn hoàn toàn, sau đó than hoạt tính được tách bằng lắng hoặc lọc Quá trình hấp phụ có hiệu quả xử lý cao, nhưng chi phí đầu tư và quản lý cao do phải hoàn nguyên than bằng cách đốt trong điều kiện thiếu oxi hoặc thay than mới

Nước thải của ngành công nghiệp như dệt nhuộm, giấy,… có thể ứng dụng tốt phương pháp hấp phụ này Đặc biệt đối với nước thải dệt nhuộm, để xử lý các thuốc nhuộm khó oxi hóa sinh hóa hoặc không thể keo tụ bằng chất keo tụ thì biện pháp hấp phụ than hoạt tính là đặc biệt hiệu quả nhất

Phương pháp hấp phụ trên các vật liệu đặc dụng khác cúng cho nhiều kết quả khả quan trong việc xử lý kim loại nặng Tuy nhiên, hiện nay, phương pháp này vẫn chưa được áp dụng rộng rãi, nhất là ở điều kiện Việt Nam

Thời thời gian và tốc độ hấp phụ thì phụ thuộc vào nồng độ, bản chất, cấu trúc của chất tan, phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, loại chất hấp phụ và chất cần hấp phụ

Nhược điểm của việc dùng than hoạt tính là giá thành cao và khó lắng nếu là than bột, vì vậy nên dùng kết hợp than với các chất tạo bông và keo tụ Có thể tái sinh để sử dụng lại than hoạt bằng cách nung nóng trong điều kiện yếm khí

d Phương pháp trao đổi ion:

Bên cạnh phương pháp trung hòa – kết tủa, việc loại bỏ kim loại nặng ra khỏi nước thải còn có thể thực hiện bằng phương pháp trao đổi ion So với phương pháp kết tủa hóa học, phương pháp này đạt được hiểu quả cao hơn và có thể tái sử dụng hoàn toàn nước thải sau khi xử lý vào mục đích sản xuất Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu cao hơn, kỹ thuật vận hành nghiêm ngặt hone và chỉ thích hợp đối với các trạm xử lý quy mô nhỏ

e Phương pháp trích ly:

Trích ly pha lỏng được ứng dụng để làm sạch nước thải chứa phenol, dầu, axit hữu

cơ, các ion kim loại Phương pháp này được ứng dụng khi nồng độ chất thải lớn hơn

3 – 4g/l, vì khi đó giá trị chất thu hồi mới bù đắp chi phí cho quá trình trích ly

Làm sạch nước bằng trích ly gồm 3 giai đoạn:

- Trộn mạnh nước thải với chất trích ly (dung môi hữu cơ) trong điều kiệm bề mặt tiếp xúc phát triển giữa các chất lỏng hình thành 2 pha lỏng, một pha là chất trích

ly với chất được trích ly, một pha là nước thải với chất trích ly

- Phân riêng hai pha lỏng nói trên

- Tái sinh chất trích ly

Để giảm nồng độ chất tan thấp hơn giới hạn cho phép cần phải chọn đúng chất trích

ly và vận tốc của nó khi cho vào nước thảiBể bùn hoạt tính, bể lọc sinh học, đĩa sinh học tiếp xúc quay (RBC), hồ sinh học…

1.2.4 Phương pháp sinh học

Xử lý sinh học là quá trình xử lý nước thải chính Phương pháp này dựa trên cơ sở hoạt động phân hủy chất hữu cơ có trong nước thải của các chất vi sinh vật Các vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản Phương pháp sinh học có thể

xử lý hoàn toán các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước thải

- Bước 3: Loại các bông cặn sinh học ra khỏi nước thảo bằng quá trình lắng trọng

lực (Nguyễn Văn Phước, 2004)

Các phương pháp xử lý sinh học là: phương pháp xử lý sinh học hiếu khí và phương pháp xử lý sinh học yếm khí

a Phương pháp xử lý hiếu khí:

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo Trong điều kiện tự nhiên, quá trình này diễn ra với hiệu suất thấp

và chậm hơn so với quá trình xử lý trong điều kiện nhân tạo

Phương pháp này thường áp dụng với những loại chất thải có hàm lượng BOD =

+ Ảnh hưởng của độ oxi hòa tan (DO)

Quá trình xử lý hiếu khí đòi hỏi phải cấp đủ lượng oxi cho quá trình oxi hóa của vi sinh vật Lượng DO thích hợp khoảng 2 – 4 mg/l Nhu cầu oxi cũng phụ thuộc rất lớn vào bản chất của các chất ô nhiễm và được thể hiện qua hệ số oxi hóa (koxh) của mỗi đối tượng như: kCOD = 0,68; kBOD = 1,45; kN hữu cơ = 4,57

+ Ảnh hưởng của nhiệt độ:

Mỗi vi sinh vật thích hợp với một dải nhiệt đọ nhất định Nước thải có nhiệt độ T =

16 – 37oC là phù hợp cho quá trình xử lý hiếu khí Nhiệt độ tối ưu là Topt = 20 – 30oC

+ Ảnh hưởng của pH:

pH có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt lực của hệ nzim oxi hóa khử, do đó ảnh hưởng rất lớn đến quá trình oxi hóa Nước thải đưa vào xử lý sinh học hiếu khí có pH = 5 – 9 là phù hợp, giá trị tối ưu là pHopt = 7 – 8

+ Ảnh hưởng của dinh dưỡng:

Vi sinh vật sử dụng các chất ô nhiễm trong nước thải như là chất dinh dưỡng cung cấp nguyên liệu và năng lượng cho quá trình trao đổi chất Trong xử lý hiếu khí, tỷ lệ C:N:P = 100:5:1 là phù hợp Nếu C:N < 20:1 là dư thừa nitơ, vi sinh vật sẽ phát triển quá nhanh, làm bùn có màu trắng; còn nếu, C:N > 20:1 nghĩa là thiếu nitơ, vi khuẩn sẽ

bị chết, cản trở quá trình sinh hóa các chất hữu cơ, tạo bùn hoạt tính khó lắng

+ Ảnh hưởng của tỷ lệ F/M:

Ảnh hưởng lớn đến hiệu quả xử lý Nếu F/M >1 là dư thừa chất dinh dưỡng, F/M < 1

là môi trường nghèo dinh dưỡng

+ Ảnh hưởng của một số chất ức chế:

Chất ức chế làm thay đổi áp suất thẩm thấu và ức chế các tế bào vi sinh Các kim loại năng như đồng, crom, kẽm, niken, chì, thủy ngân và các ion như xyanua, florua, bicacbonat tồn tại trong quá trình phân hủy sẽ gây phản ứng hoặc giữ nguyên một số ezim hoặc phá hủy bản chất làm biến đổi tính thẩm thấu của tế bào vi sinh, gây rối loạn sự sinh trưởng của vi khuẩn Khi hàm lượng kim loại vượt quá mức cho phép thì

bản thân các chất chuyển hóa trở thành chất ức chế hoạt động vi sinh (Nguyễn Đức

Linh, 2017)

a.1 Bể aerotank:

Trong bể aerotank các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sản sinh và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là các bông cặn có màu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp phụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác Vi khuản và các vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và tạo thành các tế bào mới Quá trình chuyển hóa thực hiện theo từng bước xen kẽ và nối tiếp nhau Một vài loại vi khuẩn tấn công vào các hợp chất hữu cơ có cấu trúc phức tạp, sau khi chuyner hóa thải ra các chất hữu cơ có cấu trúc đơn giản hơn, một vài vi khuẩn khác dùng các chát này làm thức ăn và lại thải ra các hợp chất đơn giản hơn nữa, và quá trình cứ tiếp tục cho đến khi chất thải cuối cùng không thể làm thức ăn cho bất cứ loài vi sinh vật nào nữa Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể aerotank của lượng nước thải đi vào bể không đủ để làm giảm nhanh các chất hữu cơ, do đó, phải sử dụng lại bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy bể lắng đợt 2 bằng cách tuần hoàn bùn ngược trở lại đầu bể aerotank để duy trì nồng độ đủ vi khuẩn trong bể Bùn dư ở đáy bể lắng được

xả ra khu xử lý bùn (Lâm Minh Triết, 2015)

Hình 1.8 Sơ đồ công nghệ đối với bể aerotank

- Hiệu quả xử lý cao và triệt để

- Tiết kiệm diện tích

- Chi phí xây dựng và chi phí vận hành lớn

- Không có khả năng thu hồi năng lượng

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

- Tạo ra lượng bùn dư lớn

a.2 Bể lọc sinh học:

Hệ thống lọc thường làm việc theo nguyên tắc ngược chiều Nước thải được phân

bố đều trên bề mặt và thấm qua lớp vật liệu đã cố định màng sinh học, tại đây các chất hữu cơ bị giữ lại và được vi sinh vật hiếu khí phân hủy thành CO2 và H2O Oxi được cung cấp vào đáy thiết bị nhằm giúp quá trình oxi hóa được tốt hơn

Màng sinh học chứa 3,75% chát khô có độ dày 50 – 700 μm (độ dày tối ưu là 150 μm), lớp màng được chia làm hai vùng:

- Vùng yếm khí

- Vùng hiếu khí

Vùng hiếu khí càng nhỏ thì hiệu quả oxi hóa càng cao, thời gian luu của màng thường khoảng 10 – 14 ngày Khi các tế bào chết đi, màng sẽ tách khỏi vật liệu lọc và cuốn theo nước Vật liệu lọc sử dụng trong các bể lọc sinh học yêu cầu phải có diện tích bề mặt lớn như đá cục, than đá cục, cuội sỏi đá, đá ong (kích thước 60 – 100 mm)

hoặc sử dụng vật liệu lọc bằng nhựa PVC đúc sẵn.(Lâm Minh Triết, 2015)

Hình 1.9 Sơ đồ cấu tạo của bể lọc sinh học

Có thể chia bể lọc sinh học thành:

- Bể lọc sinh học có lớp vật liệu không ngập trong nước (lọc phun, lọc nhỏ giọt)

- Bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước

- Tiết kiệm năng lương (có thể sử dụng

cách thông gió tự nhiên)

- Dễ dàng trong vận hành, có khả năng

tự động hóa

Nhược điểm

- Hiệu suất làm sạch nhỏ hơn bể lọc có

lớp vật liệu lọc ngập trong nước với cùng

một tải lượng khối

- Dễ bị tắc nghẽn

- Rất nhạy cảm với nhiệt độ (ảnh hưởng

trực tiếp tới quá trình sinh trưởng và phát

triển của hệ vi sinh vật trong bể)

- Không khống chế được quá trình thông

Nguồn: Lê Hoàng Nghiêm, 2016

Hiệu suất làm sạch nước thải trong các bể lọc sinh học phụ thuộc vào các chỉ tiêu sinh hóa, trao đổi khối, chế độ thủy lực, và kết cấu thiết bị Trong đó cần lưu ý: BOD của nước cần làm sạch, bản chất của nước thải, mức độ phân bố đều của nước thỉa theo diện tích tiết diện

a.3 Mương oxi hóa:

Mương oxi hóa là dạng cải tiến của bể aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh, làm việc trong chế độ làm thoáng kéo dài với dung dịch bùn hoạt tính lơ lửng trong nước thải chuyển động tuần hoàn, liên tục trong mương Hàm lượng bùn trong mương oxi hóa tuần hoàn duy trì từ 4000 – 6000 mg/l Hàm lượng oxi hòa tan được cung cấp bởi thiết

bị cấp khí bề mặt Hàm lượng DO trong vùng thiếu khí trên 2,2 mg/l diễn ra quá trình oxi hóa các chất hữu cơ và nitrat hóa Trong vùng thiết khí, hàm lượng DO thấp hơn 0,5 – 0,8 mg/l, diễn ra quá trình khử nitrat

Hỗn hợp bùn và nước thải khi đã trải qua thời gian xử lý trong mương oxi hóa được dẫn qua bể lắng nhằm tiến hành tách bùn ra khỏi nước thải bằng phương pháp lắng trọng lực Bùn lắng này được tuần hoàn lại mương oxi hóa nhằm duy trì nồng độ bùn

nhất định trong bể.(Lâm Minh Triết, 2015)

Hình 1.10 Sơ đồ công nghệ của mương oxi hóa

Bảng 1.3 Ưu – nhược điểm của mương oxi hóa

- Xử lý hiệu quả BOD, nitơ và photpha

- Quản lý đơn giản

nước 1 – 3 ngày.(Lâm Minh Triết, 2015)

b Phương pháp xử lý yếm khí:

Quá trình xử lý yếm khí là quá trình phân giái yếm khí các hợp chất hữu co, vô cơ

có thế chuyển hóa nhờ vi sinh vật hô hấp yếm khí và hô hấp tùy tiện phương pháp này chỉ áp dụng cho nước thải có hàm lượng BOD và cặn lơ lửng cao (BOB > 1800 mg/l;

SS nằm trong khoảng 300÷400mg/l) Sản phẩm phân giải hoàn toàn các hợp chất hữu

cơ của quá trình này là khí sinh học (Biogas), chủ yếu là CH4 và CO2

Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ trong nước thải bằng vi sinh vật yếm khí xảy ra theo 4 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Thủy phân

- Các hợp chất hữu cơ phức tạp: protein, gluxit, lipit… được vi sinh vật thủy phân tạo thành các hợp chất hữu cơ đơn giản: các axit acid min, đường đơn giản,

- Tác nhân sinh học của quá trình thủy phân: Bacillus, proteus, pseudomonas, microcoscus

+ Giai đoạn 2: Lên men các acid hữu cơ

- Các sản phẩm thủy phân sẽ được vi sinh vật hấp thụ và chuyển hóa Trong điều kiện yếm khí, sản phẩm phân giải là các axit hữu cơ phân tử lượng nhỏ: axit propionic, axit butyric, axit lactic, các chất trung gian như rượu, andehit, axeton

- Tác nhân sinh học: clotridium, bacteriodes, bacillus

+ Giai đoạn 3: Giai đoạn lên men tạo acid hữu cơ

Các sản phẩm lên men phân tử lượng lớn: acid béo, acid lactic, sẽ được chuyển hóa thành acid axetic

Acid lactic  Acid axetic + Axit propionic

+ Giai đoạn 4: Giai đoạn metan hóa

- Nhóm vi khuẩn tạo khí metan chuyển hóa hydro và axit axetic thành khí metan

+ Ảnh hưởng của pH:

Mỗi một giai đoạn khác nhau thích hợp với một khoảng pH khác nhau, cần phải cân đối sao cho trong khoảng thích hợp của vi sinh vật trong quá trình chuyển hóa

- Vi sinh vật thủy phân thích hợp với pH trong khoảng 4 – 7 ( tối ưu từ 5 – 7)

- Vi khuẩn metan thích hợp với pH trong khoảng 6,8 – 7,5.Nếu pH giảm thì ngưng nạp nguyên liệu, vì nếu tiếp tục nạp nguyên liệu thì hàm lượng axit tăng lên dẫn đến làm chết các vi khuẩn tạo khí metan Nếu pH < 4,2 gây chết vi khuẩn metan pH trong khoảng 4,2 – 6,4 sẽ gây ức chế quá trình chuyển hóa metan

+ Thời gian lưu của bùn:

Thường từ 10 đến 15 ngày Nếu thời gian nhỏ hơn 10 ngày vi sinh vật metan sẽ bị cạn kiệt, lúc này vi sinh vật bị loại bỏ lớn hơn vi sinh vật sinh ra

+ Thời gian lưu của nước:

Phụ thuộc nhiều vào chất lượng nước đầu vào Nếu thời gian lưu quá nhỏ, nước thải chưa được tiếp xúc với vi sinh vật để tham gia chuyển hóa dẫn đến hiệu quả thấp Nếu thời gian lưu quá lớn, nước thải đạt yêu cầu nhưng chi phí lớn do phải xây dựng bể lớn

+ Ảnh hưởng của các chất dinh dưỡng:

Hàm lượng C/N = 30/1 Nếu N quá lớn trong quá trình khử amin sẽ tạo NH4 là chất gây ức chế vi khuẩn metan Với nồng độ NH4 > 0,15mg/l vi khuẩn metan ngừng hoạt động Nếu lượng N nhỏ sẽ không thực hiện được quá trình tổng hợp sinh khối

Hàm lượng N/P là 7/1

+ Ảnh hưởng của các chất độc:

Chì, cacdimi, kim loại nặng, dung môi hữu cơ… làm thay đổi áp suất thẩm thấu của

tế bào, gây rối loạn sự sinh trưởng của vi khuẩn

Lượng muối quá lớn ảnh hưởng tới áp suất thẩm thấu của tế bào

- Nếu muối ≤ 600 mg/l : vi sinh vật phát triển bình thường

- Nếu muối ≥ 1000 mg/l : vi sinh vật chết

- Trong khoảng 600 – 1000 mg/l : vi sinh vật phát triển trì trệ

khí sinh học để thay thế được một phần các nguồn năng lượng khác Bùn cặn trong bể biogas có thể sử dụng để cải tạo đất nông nghiệp Tùy thuộc vào thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi, thời gian lưu nước, tải trọng hữu cơ, nhiệt độ mà lượng khí sinh ra là khác nhau Nước thải sau khi qua bể biogas, BOD giảm 79 – 87%, colifom

giảm 98-99,7%, trứng giun sán 95,6 – 97%.(Lâm Minh Triết, 2015)

b.2 Bể UASB

Nước thải sau khi điều chỉnh pH theo ống dẫn vào hệ thống phân phối đảm bảo phân phối đều nước trên diện tích đáy bể Nước thải đi từ dưới lên với vận tốc V = 0,6 đến 0,9 m/h Hỗn hợp bùn yếm khí trong bể hấp phụ chất hữu cơ hòa tan trong nước thải, phân hủy, chuyển hóa chúng thành khí (khoảng 70 – 80% là metan, 20 – 30% là cacbonic) Bọt khi sinh ra bám vào hạt bùn cặn nổi lên trên làm xáo trộn và gây ra dòng tuần hoàn cục bộ trong lớp cặn lơ lửng, khi hạt cặn nổi lên trên va phải tấm chắn, hạt cặn bị vỡ, khí thoát lên trên, cặn rơi xuống dưới Hỗn hợp bùn nước đã tách hết khí

đi vào ngăn lắng Nước thải trong ngăn lắng tách bùn lắng xuống dưới đáy và tuần hoàn lại vùng phản ứng yếm khí Nước trong dâng lên trên được thu vào máng dẫn sang bể làm sạch hiếu khí (làm sạch đợt 2) Khí biogas được dàn ống thu về bình chứa heo ống dẫn khí đốt đi ra ngoài

Hình 1.11 Sơ đồ cấu tạo của bể UASB

Bảng 1.4 Ưu – nhược điểm của bể UASB

- Chi phí đầu tư cho vận hành thấp,

lượng hóa chất bổ sung ít

- Có khả năng thu hồi năng lượng

- 5% BOD tạo thành sinh khối

- Tải lượng hữu cơ rất cao, có thể lên tới

50 kg/m3

- Vận hành phức tạp

- Thời gian xử lý lớn nên yêu cầu xây

dựng thiết bị lớn, cồng kềnh

- Giai đoạn khởi động kéo dài

- Vi sinh vật dễ bị sốc tải khi chất lượng

nước đầu vào biến động

Nguồn: Lê Hoàng Nghiêm, 2016 b.3 Hồ kỵ khí:

Chiều sâu hồ khoảng 3÷5m, lớp nước trong hồ được khuấy đảo nhờ các bọt khí sinh

ra trong quá trình kỵ khí ở đáy và các yếu tố khác như gió, chuyển động đối lưu của dòng nước Hiệu quả xử lý của hồ kỵ khí phụ thuộc vào thời gian lưu và tải lượng chất hữu cơ

Tải trọng BOD của hồ kỵ khí tương đối cao, từ 200÷500 kgBOD/ha.ngày.Hiệu quả

xử lý BOD từ 50 – 85% Hàm lượng chất lơ lửng khi ra khỏi hồ là 80÷160 mg/l

Trong thực tế để đạt được hiệu quả xử lý cũng như kinh tế, người ta không dùng đơn lẻ mà kết hợp các phương pháp xử lý hóa lý, sinh học, nhằm tạo nên một quy

trình.(Lâm Minh Triết, 2015)

1.3 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Hình 1.12 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải của Khu công nghiệp Tân Bình,

TP.HCM

Hình 1.13 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải của Khu công nghiệp Mỹ Phước, Bình

Dương