Thiết kế hệ thống XLNT cho khu công nghiệp dân cư an hạ

Theo WHO, các chất ô nhiễm hóa học nước được phân loại như sau: - Chất hữu cơ không bền sinh học - Các muối vô cơ ít độc - Các hợp chất gen sinh học - Các chất độc đặc biệt bao gồm các k

KHOA MÔI TRƯỜNG

-

KHOA MÔI TRƯỜNG

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH: Công nghệ kỹ thuật môi trường LỚP: 04LTĐH.MT

1 Tên Đồ án:Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu công nghiệp – dân cư An Hạ, công suất 4000 m 3 /ngày đêm

2 Nhiệm vụ Đồ án:

- Tổng quan về nước thải khu công nghiệp, khu dân cư và đặc trưng của nước thải

- Đề xuất 02 phương án công nghệ xử lý nước thải được yêu cầu xử lý, từ đó phân tích lựa chọn công nghệ thích hợp

- Tính toán các công trình đơn vị của phương án đã chọn

- Bản vẽ kĩ thuật từ 6 – 8 bản

3 Ngày giao nhiệm vụ:

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 03/04/2017

5 Họ và tên người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

6 Phần hướng dẫn

- Chỉnh sửa phần tính toán các công trình

- Chỉnh sửa bản vẽ kĩ thuật

7 Kết quả bảo vệ Đồ án: Xuất sắc; Giỏi; Khá; Đạt

Nội dung Đồ án tốt nghiệp đã được thông qua bộ môn

(Ký và ghi rõ họ tên)

MÔI TRƯỜNG TPHCM

-

KHOA MÔI TRƯỜNG

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

-

THÔNG TIN CHỈNH SỬA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tên Đồ án: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu công nghiệp – dân cư An H, công suất 4000 m 3 /ngày đêm

Căn cứ vào bản đánh giá của giảng viên phản biện tại hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp ngày 12 tháng 04 năm 2017 tại phòng A301, trường Đại học Tài nguyên và Môi trường

TP Hồ Chí Minh, các chỉnh sửa về nội dung và hình thức trong đồ án tốt nghiệp đã được thực hiện như sau:

Nội dung góp ý của GVPB Các chỉnh sửa đã thực hiện

- Làm rõ phần thông số nước thải đầu vào,

tại sao thông số BOD5 và COD quá thấp

- Giải thích rõ trong trường hợp này tại sao

nước thải công nghiệp và sinh hoạt lại nhập

chung để xử lý

lý nước thải tập trung tiếp nhận, BOD5 = 506 mg/l, COD = 686 mg/l

- Phân tích ưu điểm việc nhập chung hai

loại nước thải ở mục 3.1.2.1 trang 53

Sinh viên cam kết những nội dung đã báo cáo ở trên là hoàn toàn chính xác

TP Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 04 năm 2017

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

môi trường, Trường Đại Học Tài nguyên và Môi trường Tp.HCM đã tạo điều kiện cho

em được học tập, rèn luyện và trao dồi kiến thức khi đang học ở trường

Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn cho em trong suốt thời gian thực hiện đề tài để hoàn thành tốt chương trình theo quy định của nhà trường

Đặc biệt em gửi lời cảm ơn đến Thầy, Chủ nhiệm bộ môn công nghệ xử lý nước thải đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức và những kinh nghiệm thực tế để giúp

em có được kiến thức nền tảng hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Vì thời gian ngắn và kiến thức còn hạn chế nên đồ án còn nhiều thiếu sót, rất mong quý thầy cô góp ý đề đồ án được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em chúc toàn thể quý thầy cô luôn dồi dào sức khỏe

Tp HCM, ngày 26 tháng 4 năm 2017

TP Hồ Chí Minh, ngày….tháng….năm 2017 Giáo viên hướng dẫn

Ký tên

PGS.TS NGUYỄN ĐINH TUẤN

TP Hồ Chí Minh, ngày….tháng….năm 2017 Giảng viên phản biện

Ký tên

Hình 2: Lưới lọc cho hệ thống xử lý nước thải 22

Hình 3: Cấu tạo bể lắng cát ngang 23

Hình 4: Cấu tạo bể tuyển nổi 24

Hình 5: Bể điều hòa 24

Hình 6: Bể lắng li tâm 25

Hình 7: Tháp hấp phụ 27

Hình 8: Sơ đồ trích ly một bậc hoạt động liên tục 28

Hình 9: Cấu tạo tháp trao đổi ion 29

Hình 10: Cơ chế tạo cầu nối và hình thành bông cặn 32

Hình 11: Quá trình trung hòa nhiều bậc 33

Hình 11: Bể Aerotank 37

Hình 12: Bể UASB 38

Hình 13: Nguyên lý bể tự hoại 48

Hình 14: Sơ đồ nguyên lý xử lý nước thải của dự án 53

Bảng 1: Một số chất có mùi được nêu trong 4

Bảng 2: Tải trọng chất bẩn theo đầu người 14

Bảng 3:Hệ số ô nhiễm khi đốt cháy Gas (pounds/1.000.000 FT3 Gas) 44

Bảng 4: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh công nghiệp 46

Bảng 5: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt chưa qua bể tự hoại 47

Bảng 6:Hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt trên bể tự hoại 47

Hình 13: Nguyên lý bể tự hoại 48

Bảng 7: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt đầu ra bể tự hoại 48

Bảng 8: Tính chất nước thải đầu vào Trạm xử lý nước thải tập trung 50

Bảng 9:Hệ số không điều hòa chung 61

Bảng 10 Thông số thiết kế mương dẫn nước 65

Bảng 11 Thông số thiết kế song chắn rác 65

Bảng 12 Tính chất nước thải đi vào hố thu 65

Bảng 13 Thông số thiết kế hố thu 67

Bảng 14 Tính chất nước thải đi vào bể điều hòa 67

Bảng 15 Thông số bể điều hòa 70

Bảng 16 Tính chất nước thải đi vào bể trộn 71

Bảng 17 Thông số bể trộn 73

Bảng 18 Tính chất nước thải đi vào bể phản ứng 73

Bảng 19: Bảng giá trị KT các loại cánh khuấy 74

Bảng 20 Thông số bể tạo bông 76

Bảng 21 Tính chất nước thải đi vào bể lắng đứng 76

Bảng 22 Thông số bể lắng đứng 79

Bảng 23 Tính chất nước thải đi vào bể Aerotank 80

Bảng 24Thông số thiết kế bể aerotank có dòng chảy đều 80

Bảng 25 Thông số bể aerotank 89

Bảng 26 Tính chất nước thải đi vào bể lắng II 89

Bảng 27 Thông số bể lắng II 93

Bảng 28 Thông số thiết kế bể khử trùng 95

Bảng 29 Thông số kích thước xây dựng bể nén bùn 97

DANH MụC HÌNH IV DANH MụC BảNG V

MỞ ĐẦU 1

1.ĐặT VấN Đề 1

2.MụC TIÊU Đề TÀI 1

3.TÓM TắT NộI DUNG 1

4.ĐốI TƯợNG VÀ PHạM VI THựC HIệN 2

5.PHƯƠNG PHÁP THựC HIệN 2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP, 3

SINH HOẠT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3

1.1.TổNG QUAN Về NƯớC THảI KHU CÔNG NGHIệP 3

1.1.1 Tính chất nước thải 3

1.1.1.1 Tính chất vật lý 3

a Màu sắc 3

b Mùi 4

c Nhiệt độ 5

d Lưu lượng 5

1.1.1.2.Tính chất hóa học 5

1.1.1.3 Đặc điểm sinh vật, vi sinh vật và độc tính sinh thái 5

a Đặc điểm sinh vật, vi sinh vật 5

b Độc tính sinh thái 6

1.1.1.4 Thông số đặc trưng của nước thải khu công nghiệp 9

a pH của nước thải 9

b Các chất rắn trong nước thải 9

c Nhu cầu oxi hóa học 10

d Nhu cầu oxi sinh hóa (BOD) 11

e Thông số kali pecmanganat 12

f Quá trình nitrat hóa- khử nitrat hóa 12

1.3.TổNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP Xử LÝ NƯớC THảI 19

1.3.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học 20

1.3.1.1 Phạm vi ứng dụng 20

1.3.1.2 Nguyên lí làm việc 20

1.3.1.2.1 Song chắn rác 20

1.3.1.2.2 Lưới lọc 20

1.3.1.2.3 Bể lắng cát 20

1.3.1.2.4 Bể tuyển nổi, tách dầu mỡ 20

1.3.1.2.5 Bể điều hòa 20

1.3.1.2.6 Bể lắng 21

1.3.1.3 Cấu tạo 21

1.3.1.3.1 Song chắn rác 21

1.3.1.3.2 Lưới lọc 22

1.3.1.3.3 Bể lắng cát 23

1.3.1.3.4 Bể tuyển nổi, tách dầu mỡ 23

1.3.1.3.5 Bể điều hòa 24

1.3.1.3.6 Bể lắng 25

1.3.1.4 Ưu – nhược điểm 25

1.3.1.4.1 Ưu điểm 25

1.3.1.4.2 Nhược điểm 26

1.3.1.5 Yếu tố ảnh hưởng 26

1.3.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý 26

1.3.2.1 Phạm vi ứng dụng 26

1.3.2.2 Nguyên lí làm việc 26

1.3.2.2.1 Hấp phụ 26

1.3.2.2.2 Trích ly 26

1.3.2.2.3 Trao đổi ion 27

1.3.2.3 Cấu tạo 27

1.3.2.3.3 Trao đổi ion 28

1.3.2.4 Ưu – nhược điểm 29

1.3.2.4.1 Ưu điểm 29

1.3.2.4.2 Nhược điểm 29

1.3.2.5 Yếu tố ảnh hưởng 29

1.3.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học 30

1.3.3.1 Phạm vi ứng dụng 30

1.3.3.2 Nguyên lí làm việc 30

1.3.3.2.1 Keo tụ, tạo bông 30

1.3.3.2.2 Trung hòa 30

1.3.3.2.3 Oxy hóa khử 30

1.3.3.3 Cấu tạo 31

1.3.3.3.1 Keo tụ, tạo bông 31

1.3.3.3.2 Trung hòa 32

1.3.3.3.3 Oxy hóa khử 33

1.3.3.4 Ưu – nhược điểm 33

1.3.3.4.1 Ưu điểm 33

1.3.3.4.2 Nhược điểm 34

1.3.3.5 Yếu tố ảnh hưởng 34

1.3.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 34

1.3.4.1 Phạm vi ứng dụng 34

1.3.4.2 Nguyên lí hoạt động 34

1.3.4.3 Cấu tạo 34

1.3.4.3.1 Xử lý hiếu khí 34

1.3.4.3.2 Xử lý khị khí 37

1.3.4.4 Ưu – nhược điểm 38

1.3.4.4.1 Ưu điểm 38

1.3.4.4.2 Nhược điểm 39

m3/ngày 40

1.4.2 Công nghệ xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp Lê Minh Xuân 41

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ KHU CÔNG NGHIỆP – KHU DÂN CƯ AN HẠ 42

2.1.GIớI THIệU Về KHU CÔNG NGHIệP – KHU DÂN CƯ AN Hạ 42

2.2.CÁC VấN Đề MÔI TRƯờNG CủA KHU CÔNG NGHIệP – DÂN CƯ AN Hạ 43

2.2.1 Chất thải rắn 43

2.2.1.1 Rác thải sinh hoạt 43

2.2.1.2 Rác thải công nghiệp nguy hại và không nguy hại 43

2.2.2 Ô nhiễm không khí 44

2.2.2.1 Khói thải từ các quá trình đốt nhiên liệu 44

2.2.2.2 Các nguồn ô nhiễm không khí từ các dây chuyền công nghệ sản xuất 45

2.2.2.3 Khí thải từ các hoạt động giao thông vận tải 45

2.2.3 Ô nhiễm nước thải 45

2.2.3.1 Nước thải khu công nghiệp 45

2.2.3.2 Nước thải khu dân cư 46

2.2.3.3 Nồng độ chất ô nhiễm nước thải đầu vào trạm xử lý nước thải tập tung 49

2.2.4 Quy chuẩn áp dụng hiện hành 50

2.2.4.1 Lựa chọn hệ số Kq và Kf 50

2.2.4.1.1 Hệ số nguồn tiếp nhận Kq 50

2.2.4.1.2 Hệ số lưu lượng nguồn thải Kf 50

2.2.4.2 So sánh quy chuẩn 40:2011/BTNMT 50

CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẬP TRUNG KHU CÔNG NGHIỆP – DÂN CƯ AN HẠ 52

3.1.Đề XUấT PHƯƠNG ÁN Xử LÝ 52

3.1.1 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý 52

3.1.2 Nguyên lý xử lý nước thải của khu công nghiệp – dân cư An Hạ 52

3.1.2.1 Ưu điểm việc nhập chung 2 loại nước thải 53

a Nước thải qua Song chắn rác 58

b Hố thu 58

c Bể điều hòa 58

d Bể keo tụ 1 58

e Bể tạo bông 1 59

f Bể lắng hóa lý 1 59

g Bể Aerotank 59

h Bể lắng đứng 60

l Bể khử trùng 60

3.2.TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN Vị 61

3.2.1 Lưu lượng nước thải 61

3.2.2 Mương dẫn và song chắn rác 62

3.2.2.1 Diện tích mặt cắt ngang của mương 62

3.2.2.2 Chiều cao lớp nước trong mương 62

3.2.2.3 Số khe hở song chắn rác 62

3.2.2.4 Tổng tiết diện các khe song chắn 63

3.2.2.5 Vận tốc dòng chảy qua song chắn 63

3.2.2.6 Tổn thất áp lực qua song chắn rác 63

3.2.2.7 Chiều sâu tổng cộng của mương 64

3.2.2.8 Chiều rộng của song chắn rác 64

3.2.2.9 Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác 64

3.2.3 Hố thu 65

3.2.3.1 Thể tích hữu ích hố thu gom 65

Tính bơm 66

3.2.3.2 Đường kính ống dẫn nước thải sang bể điều hòa 66

3.2.4 Bể điều hòa 67

3.2.4.1 Thể tích bể điều hòa 67

3.2.4 2 Kích thước bể điều hòa 67

3.2.4.5 Ống dẫn khí 68

3.2.4.6 Đường kính ống dẫn nước thải sang bể keo tụ 70

3.2.4.7 Hiệu suất xử lý 71

3.2.5 Bể trộn (keo tụ) 71

3.2.5.1 Thiết bị khuấy trộn trong bể pha trộn phèn FeCl3 71

3.2.5.2 Công suất động cơ: 72

3.2.5.3 Hiệu suất xử lý 73

3.2.6 Bể phản ứng (tạo bông) 73

3.2.6.1 Thể tích bể tạo bông 73

3.2.6.2 Thiết bị khuấy 74

3.2.6.3 Tính toán ống dẫn nước vào bể lắng 1 75

3.2.6.4 Hiệu quả xử lý 76

3.2.7 Bể lắng I 76

3.2.7.1 Đường kính bể 77

3.2.7.2 Chiều cao bể 77

3.2.7.3 Thể tích bể lắng đứng 78

3.2.7.4 Tính toán ống dẫn nước vào bể aerotank 79

3.2.7.5 Hiệu quả xử lý 80

3.2.8 Bể aerotank 80

3.2.8.1 Thể tích bể Aerotank 82

3.2.8.2 Kích thước bể 82

3.2.8.3 Lượng bùn sinh ra 82

3.2.8.4 Lượng oxy cần cung cấp cho bể Aerotank 85

3.2.8.5 Máy thổi khí cho Aerotank 86

3.2.8 6 Số lượng đĩa khuếch tán khí cần thiết: 87

3.2.8.7 Tính toán ống dẫn nước vào bể lắng 2 88

3.2.8.8 Hiệu quả xử lý 89

3.2.9 Bể lắng II 89

3.2.9.3 Thời gian lưu nước 92

3.2.9.3 Tính toán bơm bùn 93

3.2.9.4 Tính toán ống dẫn nước vào bể khử trùng 93

3.2.9.5 Hiệu quả xử lý 94

3.2.10 Bể khử trùng 94

3.2.10.1 Lượng Clo hoạt tính lớn nhất dùng để khử trùng 94

3.2.10.2 Thể tích tổng cộng của thùng dung dịch 95

3.2.10.3 Kích thước bể khử trùng 95

3.2.11 Bể nén bùn 95

3.2.12 Máy ép bùn dây đai 97

3.2.13 Tính toán hóa chất 97

3.2.13.1 Bể chứa dung dịch axit 97

3.2.13.2 Bể chứa dung dịch NaOH 98

3.2.13.3 Bể chứa polymer 99

3.2.13.4 Bể chứa dung dịch phèn 99

3.3.TÍNH TOÁN KINH PHÍ 100

3.3.1 Mô tả công trình 100

3.3.1.1 Song chắn rác 100

3.3.1.2 Hố thu gom 100

3.3.1.3 Bể điều hòa 100

3.3.1.4 Bể trộn 100

3.3.1.5 Bể tạo bông 101

3.3.1.6 Bể lắng đứng 101

3.3.1.7 Bể aerotank 101

3.3.1.8 Bể lắng II 101

3.3.1.9 Bể khử trùng 101

3.3.1.10 Bể nén bùn 101

3.3.2 Phân tích giá thành 101

3.3.2.3 Hóa chất và thiết bị 103

3.3.2.4 Chi phí cho 1 m3 nước thải 104

a Chi phí xây dựng và thiết bị 104

b Chi phí vận hành 104

c Chi phí xử lý cho 1m3 nước thải là : 105

CHƯƠNG IV KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 106

4.1.KếT LUậN 106

4.2.KIếN NGHị 107

TÀI LIỆU THAM KHẢO 108

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Ngày nay với sự phát triển của thế giới về mọi mặt, đặc biệt trong lĩnh vực công

nghiệp đã tạo ra ngày càng nhiều sản phẩm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con

người Nên kinh tế Việt Nam cũng từng bước hội nhập sâu vào nền kinh tế thế giới,

quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước không ngừng phát triển

Bên cạnh những thành tựu to lớn đó là những hệ lụy về môi trường Con người

giàu có về mặt kinh tế nhưng hạn chế về mặt sức khỏe bởi họ đang dần dần hủy hoại

môi trường sống của mình bằng việc thải các chất thải ra môi trường từ các công đoạn

sản xuất mà không qua xử lý hoặc xử lý không triệt để Vì thế mà môi trường sống của

chúng ta luôn phải đặt trong tình trạn nguy cấp và để giải quyết vấn đề đó, thiết nghĩ

cần thiết chúng ta phải tập trung đầu tư cải tiến môi trường bằng các hành động kiểm

soát, quản lý chặt chẽ hơn nữa, phát triển công nghệ môi trường hơn nữa

Trong số các chất thải đó, nước thải của các ngành như dệt nhuộm, ngành gia

công cơ khí, kim loại, đúc kim loại,…có tính nguy hại cao Trước tình hình đó cần có

những hệ thống hệ xử ý với hiệu quả cao, nhằm đảm bảo nước đầu ra đạt quy chuẩn

hiện hành

Đồ án tốt nghiệp:”Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Khu công nghiệp - Dân

cư An Hạ” Nhằm thiết kế hệ thống xử lý đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt quy

chuẩn cột A, QCVN 40:2011/ BTNMT

2 Mục tiêu đề tài

- Đưa ra phương án xử lý nước thải một cách hợp lí hiệu quả phù hợp với định hướng

phát triển của khu công nghiệp và khu dân cư An Hạ

- Góp phần cải thiện chất lượng môi trường khu vực xung quanh cũng như cả huyện

Bình Chánh, đảm bảo môi trường xanh sạch đẹp để bảo vệ sức khỏe con người

3 Tóm tắt nội dung

- Giới thiệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Bình Chánh

- Giới thiệu về các ngành đặc trưng của Khu công nghiệp An Hạ

- Giới thiệu về các chỉ số ô nhiễm của nước thải đầu vào trạm xử lý tập trung của khu

công nghiệp An Hạ

- Giới thiệu các phương pháp xử lý, đề xuất 2 phương án và chọn 1 phương án tối ưu

- Thu thập tài liệu tổng quan về các phương pháp và quy trình xử lý nước thải

- Thu thập dữ liệu của dự án khu công nghiệp, dân cư An Hạ

- Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý cho nước thải tập trung của khu công nghiệp An

Hạ

- Tính toán chi tiết các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải đã đề xuất và

dự đoán kinh phí đầu tư

5 Phương pháp thực hiện

- Thu thập tài liệu lý thuyết và các dữ liệu của dự án

- Tham khảo ý kiến chuyên gia

- Phân tích, tổng hợp các nguồn dữ liệu thu thập được để đề xuất quy trình công nghệ

xử lý nước thải phù hợp cho dự án

- Tính toán, thiết kế chi tiết các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP,

SINH HOẠT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

1.1 Tổng quan về nước thải khu công nghiệp

1.1.1 Tính chất nước thải

Trong sản xuất công nghiệp, nước thải được tạo ra trong quá trình khai thác và

chế biến các nguyên liệu hữu cơ, vô cơ Trong các quá trình công nghệ, các nguồn

nước thải như:

- Nước tạo thành từ các phản ứng hóa học

- Nước ở dạng ẩm tự do và liên kết trong nguyên liệu và chất ban đầu, được tách

ra trong quá trình chế biến

- Nước rửa nguyên liệu , sản phẩm, thiết bị

- Nước chiết, nước hấp thụ

Nước thải bị ô nhiễm bởi các chất khác nhau Theo WHO, các chất ô nhiễm hóa

học nước được phân loại như sau:

- Chất hữu cơ không bền sinh học

- Các muối vô cơ ít độc

- Các hợp chất gen sinh học

- Các chất độc đặc biệt bao gồm các kim loại nặng, các hợp chất tổng hợp hữu cơ

không phân hủy sinh học

Nước thải trong nhiều ngành sản xuất, ngoài các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan

còn chưa tạp chất keo cũng như tạp chất phân tán lơ lửng thô và mịn mà khối lượng

riêng của chúng có thể lớn hơn hay nhỏ hơn khối lượng riêng của nước

1.1.1.1 Tính chất vật lý

Tính chất vật lý của nước thải được xác định dựa trên các chỉ tiêu màu sắc, mùi,

nhiệt độ và lưu lượng

a Màu sắc

Màu thực của nước là màu tạo ra do các chất hòa tan hoặc ở dạng hạt keo Màu

bên ngoài còn gọi là độ màu biểu kiến của nước, là màu do các chất lơ lửng trong nước

tạo nên Trong thực tế, người ta chỉ xác định màu thực của nước, nghĩa là sau khi đã

lọc bỏ các chất không tan

Màu của nước thải mới có màu nâu hơi sáng, tuy nhiên thường có màu xám vẩn

đục Màu sắc của nước thải sẽ thay đổi đáng kể nếu như bị nhiễm khuẩn, khi đó sẽ có

màu đen tối

Màu được xác định bằng phương pháp so màu với các dung dịch chuẩn Pt-Co

b Mùi

Trong nước thải, mùi xuất hiện do các khí sinh ra trong quá trình phân hủy các

hợp chất hữu cơ hay do một số chất được đưa thêm vào

Bảng 1: Một số chất có mùi được nêu trong

Việc xác định mùi theo tiêu chuẩn tương đối phức tạp Để đánh giá sơ bộ về mùi có

thể dùng một phương pháp đơn giản do viện sức khỏe Trung Quốc đề xuất theo quy

trình :

- Lấy mẫu nước cho vào bình đến phân nửa thể tích

- Đậy nắp, lắc 10-20 giây

trung bình, mùi nặng, mùi rất nặng

- Để khử mùi đây nắp lại và đun cách thủy đến 60oC, lắc mở nắp, ngửi lại

c Nhiệt độ

Nhiệt độ của nước thải thường cao hơn so với nguồn nước sạch ban đầu, do có sự

gia nhiệt vào nước từ các dụng cụ và máy móc sản xuất

d Lưu lượng

Là thể tích thực của nước thải, có đơn vị m3/ngày đêm Lưu lượng nước thải phụ

thuộc vào: loại hình, công nghệ sản xuất, loại và thành phần nguyên vật liệu, công suất

nhà máy,…Công nghệ sản xuất ảnh hưởng lớn đến lượng nước tiêu thụ, lượng nước

thải tạo thành, chế độ xả thải và thành phần tính chất nước thải Áp dụng công nghệ

tiên tiến và trang thiết bị càng hiện đại, lượng nước sử dụng sẽ giảm đi rất nhiều

1.1.1.2.Tính chất hóa học

Tính chất hóa học của nước thải được thể hiện qua các một số thông số đặc trưng

như độ kiềm, nhu cầu oxi sinh hóa, nhu cầu oxi hóa học, các chất khí hòa tan, các hợp

chất N,…

1.1.1.3 Đặc điểm sinh vật, vi sinh vật và độc tính sinh thái

a Đặc điểm sinh vật, vi sinh vật

Tế bào vi sinh vật hình thành từ chất hửu cơ, nên tập hợp vi sinh có thể coi là

một phần của tổng hợp chất hữu cơ trong nước thải Phần này sống, hoạt động, tăng

trưởng để phân hủy phần hữu cơ còn lại của nước thải

Vi sinh trong nước thải thường được phân biệt theo hình dạng Vi sih xử lý nước

thải có thể chia thành 3 nhóm: vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh

Vi khuẩn đóng vai trò quan trọng đầu tiên trong việc phân hủy chất hữu cơ, nó là

cơ thể sống đơn bào, có khả năng phát triển và tăng trưởng trong các bông cặn lơ lửng

hoặc dính bám vào bề mặt vật cứng Vi khuẩn có khả năng sản sinh rất nhanh, khi tiếp

xúc với chất dinh dưỡng có trong nước thải, chúng hấp thụ nhanh thứ ăn qua màng tế

bào Đa số vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy chất hữu cơ, biến

chất hữu cơ thành chất ổn định tạo thành bông cặn dễ lắng, nhưng thường có loại vi

khuẩn dạng lông tơ kết với nhau thành lưới nhẹ nổi lên bề mặt làm ngăn cản quá trình

lắng

Nước thải có chứa nhiều vi sinh vật, trong đó có nhiều vi sinh vật gây hại, các

loại trứng giun Người ta xác định sự tồn tại của 1 loại vi khuẩn đặc biệt là trược khuẩn

coliform là nhóm vi sinh quan trọng nhất trong việc đánh giá vệ sinh nguồn nước và có

đầy đủ các tiêu chuẩn cả loại vi sinh chỉ thị lý tưởng Chúng có thể được xác định

trong điều kiện thực địa và việc xác định coliform dễ dàng hơn xác định các vi sinh chỉ

thị khác

b Độc tính sinh thái

Các chất và hữu cơ có độc tính cao thường là các chất bền vững, khó bị vi sinh

phân hủy Một số có tác dụng tích lũy và tồn lưu lâu dài trong môi trường và trong cơ

thể thủy sinh vật nên gây ô nhiễm lâu dài, đồng thời tác hại đến hệ sinh thái nước, đó

là chất policlophenol (PCP), policlobiphenyl (PCB), các hydrocacbon đa vòng ngưng

tụ, hợp chất dị vòng N hoặc O Các chất này thường có trong nước thải công nghiệp và

nguồn nước các vùng nông, lâm nghiệp sử dụng nhiều thuốc trừ sâu, thuốc kích thích

sinh trưởng, diệt cỏ…Một số chất tiêu biểu là:

Các hợp chất phenol

Phenol và các dẫn xuất phenol có trong nước thải công nghiệp Sự xuất hiện của

các hợp chất phenol trong nước là 1 trong các nguyên nhân làm cho nước có mùi, đồng

thời gây tác hại cho hệ sinh thái và sức khỏe con người Giá trị LD50 của

pentaclorophenol là 27mg/kg đối với chuột Một số phenol có khả năng gây ung thư

Theo quy định của tổ chức Y tế Thế giới WHO, hàm lượng 2.4-triclophenol và

pentaclophenol trong nước uống không quá 1 Tiêu chuẩn nước thủy sản của FAO đối

với quy định nồng độ các phenol , đối với các loại cá họ salmonid và cyprinid

Các hợp chất phenol có thề được định lượng bằng phương pháp trắc quan, ở pH

7.9 các phenol phản ứng với 4-aminopyrin khi có thêm kali ferricyanua tạo màu Ta

dùng chlorophorm chiết chất màu và đo hấp thụ quang ở 460nm Độ nhạy của phương

pháp đến phenol/l Các hợp chất phenol còn được xác định bằng phương pháp sắc ký

khí lỏng

Các thuốc bảo vệ thực vật hữu cơ

Hiện nay, có hàng trăm loại thuốc bảo vệ thực vật được sử dụng trong nông

nghiệp Các nhóm hóa chất chính là photpho hữu cơ, clo hữu cơ, cacbamat, phenoxi

axetic và pyrethroid tổng hợp Hầu hết các chất này có độc tính cao đối với người và

động vật Trong đó, clo hữu cơ được chú trọng đặc biệt hơn hết do nó có độ bền vững

rất cao trong môi trường và khả năng tích lũy trong cơ thể sinh vật

Hiện nay, việc phân tích các thuốc bảo vệ thực vật hữu cơ thường được thực hiện

bằng phương pháp sắc ký khí hoặc sắc ký khí khối phổ Các nghiên cứu về tồn lưu,

độc tính sinh thái của thuốc bảo vệ thực vật ở Việt Nam đã và đang được thực hiện tại

Trung tâm Bảo vệ Môi trường và một số cơ quan của cục Bảo vệ thực vật

Tannin và lignin

Tannin và lignin là các hóa chất có nguồn gốc thực vậ Lignin có nhiều trong

nước thải các nhà máy sản xuất bột giất, còn tannin có trong nước thải công nghiệp

thuộc da, các chất này gây ra cho nguồn nước có màu nâu, đen, có độc tính cao đối với

thủy sinh và gây ra suy giảm chất lượng nước cấp cho nông nghiệp, sinh hoạt

Cả hai loại hợp chất tannin và lignin đều có chứa các nhóm –OH gắn với vòng

thơm nên có thể phản ứng với các axit tungstophotphoric và molipdophotphoric tạo

phẩm màu xanh Dựa vào tính chất này ta có thể xác định bằng phương pháp trắc

quan, đồng thời lignin và tannin trong nước thải

Các chất vô cơ

Trong nước tự nhiên, các ion vô cơ có nồng độ rất cao Trong nước thải từ khu

dân cư luôn có 1 lượng khá lớn các ion Cl–, SO42-, PO43-, Na+, K+

Trong nước thải công nghiệp, ngoài các ion còn có thể có các chất vô cơ có độc tính

cao như Hg, Pb, Cd, As, Sb, Cr, F Một số chất vô cơ tiêu biểu trong nước thải

Amoni

Amoni (NH4+ ) trong nước bề mặt tự nhiên vùng không nhiễm được phát hiện

dưới dạng vết (dưới 0.05ppm) Nồng độ amoni trong nước ngầm cao hơn nhiều

Lượng amoni trong nước thải từ khu dân cư và nước thải các nhà máy hóa chất chế

biến thực phẩm, sữa có thể lên tới 10100mg/l

Amoni không gây độc trực tiếp cho con người nhưng sản phẩm chuyển hoá từ

amoni là nitrit và nitrat là yếu tố gây độc Các hợp chất nitrit và nitrat hình thành do

quá trình oxi hoá của vi sinh vật trong quá trình xử lý, tàng trử và chuyển tải nước đến

người tiêu dùng Vì vậy việc xử lý amoni trong nước là đối tượng rất đáng quan tâm

Amoni trong nước được xác định bằng thuốc thử Nestler trong môi trường kiềm mạnh

Dựa vào màu của sản phẩm phản ứng ta có thể định lượng bằng phương pháp trắc

quan

Nitrat

Nitrat (NO3 –) là sản phẩm cuối cùng của sự phân hủy các chất chứa nitơ có trong

chất thải của người và động vật Trong nước tự nhiên nồng độ nitrat thường dưới

5mg/l Ở vùng ô nhiễm do chất thải, phân bón, nồng độ nitrat cao trên 10mg/l là môi

trường dinh dưỡng tốt cho sự phát triển tảo, rong gây ảnh hưởng đến chất lượng nước

sinh hoạt và thủy sản Trẻ con uống nước nhiều nitrat có thể ảnh hưởng đến máu

Nitrat trong nước có thể xác định bằng phổ tử ngoại ở 275nm trong môi trường axit

(HCl) hoặc bằng điện cực chọn lọc nhạy cảm với nitrat Ngoài ra, có thể khử nitrat

thành nitrit rồi tạo màu với sunfanilamid N(1-naphtyl)-etylendiamin và xác định bằng

phương pháp trắc quan ở 540nm

Photphat

Photphat cũng như nitrat, đó là chất dinh dưỡng cho sự phát triển rong tảo Nồng

độ photphat trong nguồn nước không ô nhiễm thường <0.01mg/l Photphat là chất có

nhiều trong phân người, sản xuất phân lân, thực phẩm Photphat không phải là hóa

chất độc hại đối với con người

Có ba trạng thái tồn tại của phot phat: orthophotphat (PO43-) meta hoặc poliphotphat

(PO3–) và photphat có liên kết hữu cơ, việc xác định orthophotphat dựa vào phản ứng

với molipdat ammoni trong môi trường axit, tạo màu Meta photphat được thủy phân

thành orthophotphat, còn photphat hữu cơ được oxy hóa, và thủy phân thành

orthophotphat rồi phân tích như trên

Sunfat (SO 4 2- )

Ở các nguồn nước tự nhiên, đặc biệt là nước biển và nước phèn có nồng độ

sunphat cao Nước có nồng độ sunfat cao sẽ gây rỉ sét đường ống và các công trình

betong, gây tác hại đến cây trồng

Sunfat trong nước được phân tích bằng một trong hai phương pháp: phương pháp

trọng lượng và đo thông qua độ đục của kết tủa bari sunfat Phương pháp trọng lượng

dựa theo tính chất của sunfat phản ứng với BaCl2 tạo kết tủa bari sunfat, sau đó đem

lọc, nung và cân từ đó tính được nồng độ sunfat Phương pháp thứ hai cũng dựa vào

việc tạo kết tủa bari sunfat theo phản ứng trên và được xác định theo phương pháp đo

cục bộ đục bằng đục kế hay quang kế ở 420nm

Clorua (Cl - )

Clorua là một trong các ion quan trọng trong nước và nước thải Vị mặn của

nước là do ion Cl– tạo ra Nguồn nước có nồng độ clorua cao có khả năng ăn mòn kim

loại , gây hại cho cây trồng, giảm tuổi thọ của các công trình bằng bêtông Cl– trong

nước có thể được xác định bằng chuẩn độ với bạc nitrat làm chất chỉ thị là cromat

1.1.1.4 Thông số đặc trưng của nước thải khu công nghiệp

a pH của nước thải

pH của nước thải có một ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý Các công trình

xử lý nước thải áp dụng các quá trình sinh học làm việc tốt khi pH nằm trong giới hạn

từ 7 ¸ 7,6 Như chúng ta đã biết môi trường thuận lợi nhất để vi khuẩn phát triển là môi

trường có pH từ 7 ¸ 8 Các nhóm vi khuẩn khác nhau có giới hạn pH hoạt động khác

nhau Ví dụ vi khuẩn nitrit phát triển thuận lợi nhất với pH từ 4,8 ¸ 8,8, còn vi khuẩn

nitrat với pH từ 6,5 ¸ 9,3 Vi khuẩn lưu huỳnh có thể tồn tại trong môi trường có pH từ

1 ¸ 4 Ngoài ra pH còn ảnh hưởng đến quá trình tạo bông cặn của các bể lắng bằng

cách tạo bông cặn bằng phèn nhôm

Nước thải sinh hoạt có pH = 7,2 ¸ 7,6 Nước thải công nghiệp có pH rất khác

nhau phụ thuộc từng loại công nghiệp

Các xí nghiệp sản xuất có thể thải ra nước thải có tính acid hoặc kiềm rất cao chẳng

những làm cho nguồn nước không còn hữu dụng đối với các hoạt động giải trí như bơi

lội, chèo thuyền mà còn làm ảnh hưởng đến hệ thủy sinh vật Nồng độ acid sulfuric

cao làm ảnh hưởng đến mắt của những người bơi lội ở nguồn nước này, ăn mòn thân

tàu thuyền, hư hại lưới đánh cá nhanh hơn Nguồn nước lân cận một số xí nghiệp có

thể có pH thấp đến 2 hoặc cao đến 11; trong khi cá chỉ có thể tồn tại trong môi trường

có 4,5 < pH < 9,5 Hàm lượng NaOH cao thường phát hiện trong nước thải ở các xí

nghiệp sản xuất bột giặt, thuộc da, nhuộm vải sợi… NaOH ở nồng độ 25 ppm đã có

thể làm chết cá

b Các chất rắn trong nước thải

Nước thải là hệ đa phân tán bao gồm nước và các chất bẩn Các nguyên tố chủ

yếu có trong thành phần của nước thải là C, H, O, N với công thức trung bình

C12H26O6N Các chất bẩn trong NT gồm cả vô cơ và hữu cơ, tồn tại dưới dạng cặn

Tổng hàm lượng các chất rắn (TS) : Các chất rắn trong nước có thể là những chất tan

hoặc không tan Các chất này bao gồm cả những chất vô cơ lẫn các chất hữu cơ Tổng

hàm lượng các chất rắn (TS : Total Solids) là lượng khô tính bằng mg của phần còn lại

sau khi làm bay hơi 1 lít mẫu nước trên nồi cách thủy rồi sấy khô ở 105oC cho tới khi

khối lượng không đổi (đơn vị tính bằng mg/L)

Tổng hàm lượng các chất lơ lửng (SS): Các chất rắn lơ lửng (các chất huyền phù)

là những chất rắn không tan trong nước Hàm lượng các chất lơ lửng (SS : Suspended

Solids) là lượng khô của phần chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thủy tinh khi lọc 1 lít

nước mẫu qua phễu lọc rồi sấy khô ở 105oC cho tới khi khối lượng không đổi Đơn vị

tính là mg/L

Tổng hàm lượng các chất hòa tan (DS): Các chất rắn hòa tan là những chất tan được

trong nước, bao gồm cả chất vô cơ lẫn chất hữu cơ Hàm lượng các chất hòa tan DS

(Dissolved Solids) là lượng khô của phần dung dịch qua lọc khi lọc 1 lít nước mẫu qua

phễu lọc có giấy lọc sợi thủy tinh rồi sấy khô ở 105oC cho tới khi khối lượng không

đổi Đơn vị tính là mg/L DS = TS – SS

Tổng hàm lượng các chất dễ bay hơi :Để đánh giá hàm lượng các chất hữu cơ có

trong mẫu nước, người ta còn sử dụng các khái niệm tổng hàm lượng các chất không

tan dễ bay hơi (VSS : Volatile Suspended Solids), tổng hàm lượng các chất hòa tan dễ

bay hơi (VDS :VolatileDissolved Solids)

Hàm lượng các chất rắn lơ lửng dễ bay hơi VSS là lượng mất đi khi nung lượng

chất rắn huyền phù (SS) ở 550oC cho đến khi khối lượng không đổi (thường được qui

định trong một khoảng thời gian nhất định ) Hàm lượng các chất rắn hòa tan dễ bay

hơi VDS là lượng mất đi khi nung lượng chất rắn hòa tan (DS) ở 550oC cho đến khi

khối lượng không đổi (thường được qui định trong một khoảng thời gian nhất định)

c Nhu cầu oxi hóa học

Chỉ tiêu COD được dùng để xác định hàm lượng chất hữu cơ có trong nước thải

sinh hoạt và nước thải công nghiệp COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa chất hữu

cơ thành CO2 và H2O dưới tác dụng của các chất oxy hóa mạnh

Trong thực tế hầu như tất cả các chất hữu cơ đều bị oxy hóa dưới tác dụng của

các chất oxy hóa mạnh trong môi trường acid Amino (số oxy hóa -3) sẽ chuyển thành

NH3-N (phương trình 1) Tuy nhiên, nitơ hữu cơ có số oxy hóa cao hơn sẽ chuyển

thành nitrate

Khi phân tích COD, các chất hữu cơ sẽ chuyển thành CO2 và H2O, ví dụ cả glucose và

lignin đều bị oxy hóa hoàn toàn Do đó, giá trị COD lớn hơn BOD và có thể COD rất

lớn hơn nhiều so với BOD khi mẫu chứa đa phần những chất khó phân hủy sinh học,

ví dụ nước thải giấy có COD >> BOD do hàm lượng lignin cao

Một trong những hạn chế chủ yếu của phân tích COD là không thể xác định phần

chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học và không có khả năng phân hủy sinh học

Thêm vào đó phân tích COD không cho biết tốc độ phân hủy sinh học của các chất

hữu cơ có trong nước thải dưới điều kiện tự nhiên

Ưu điểm chính của phân tích chỉ tiêu COD là cho biết kết quả trong một khoảng

thời gian ngắn hơn nhiều (3 giờ) so với BOD (5 ngày) Do đó trong nhiều trường hợp,

COD được dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ thay cho BOD Thường

BOD = f x COD, trong đó f là hệ số thực nghiệm

d Nhu cầu oxi sinh hóa (BOD)

Nhu cầu oxy sinh hóa là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu

cơ trong một khoảng thời gian xác định và được ký hiệu bằng BOD được tính bằng

mg/L Chỉ tiêu BOD phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải BOD càng lớn

thì nước thải (hoặc nước nguồn) bị ô nhiễm càng cao và ngược lại

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

sử dụng oxy hoà tan, vì vậy xác định tổng lượng oxy hoà tan cần thiết cho quá trình

phân huỷ sinh học là phép đo quan trọng đánh giá ảnh hưởng của một dòng thải đối

với nguồn nước BOD có ý nghĩa biểu thị lượng các chất thải hữu cơ trong nước có thể

bị phân huỷ bằng các vi sinh vật

Thời gian cần thiết để các vi sinh vật oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ có thể

kéo dài đến vài chục ngày tùy thuộc vào tính chất của nước thải, nhiệt độ và khả năng

phân hủy các chất hữu cơ của hệ vi sinh vật trong nước thải Để chuẩn hóa các số liệu

người ta thường báo cáo kết quả dưới dạng BOD5 (BOD trong 5 ngày ở 20oC) Mức độ

oxy hóa các chất hữu cơ không đều theo thời gian Thời gian đầu, quá trình oxy hóa

xảy ra với cường độ mạnh hơn và sau đó giảm dần Thử nghiệm BOD được thực hiện

lượng cố định vi sinh vật mầm giống, đo lượng ôxy hòa tan và đậy chặt nắp mẫu thử

để ngăn ngừa ôxy không cho hòa tan thêm (từ ngoài không khí) Mẫu thử được giữ ở

nhiệt độ 20°C trong bóng tối để ngăn chặn quang hợp (nguồn bổ sung thêm ôxy ngoài

dự kiến) trong vòng 5 ngày và sau đó đo lại lượng ôxy hòa tan Khác biệt giữa lượng

DO (ôxy hòa tan) cuối và lượng DO ban đầu chính là giá trị của BOD Giá trị BOD

của mẫu đối chứng được trừ đi từ giá trị BOD của mẫu thử để chỉnh sai số nhằm đưa

ra giá trị BOD chính xác của mẫu thử Ngày nay việc đo BOD được thực hiện bằng

phương pháp chai đo BOD Oxitop: Đặt chai trong tủ 20oC trong 5 ngày, BOD được

đo tự động khi nhiệt độ đạt đến 20oC Giá trị BOD được ghi tự động sau mỗi 24h

e Thông số kali pecmanganat

Thông số này thể hiện sự oxi hóa của chất hữu cơ bằng chất oxi hóa là kali

permanganat Đơn vị đo là gam KMnO4 tiêu thụ trên một đơn vị thể tích

Thông số này có ưu điểm là việc đo tốn ít thời gian, nhưng lại không phản ứng đầy đủ

lượng chất hữu cơ vì chỉ khoảng 60% – 70% chất hữu cơ bị KMnO4 phân hủy

f Quá trình nitrat hóa- khử nitrat hóa

Trong nước thải có chứa 2 loại chất dinh dưỡng cần sự quan tâm hàng đầu đó là

nitrogen và phosphorus Các sinh vật đều cần hai dưỡng chất này để phát triển Tuy

nhiên nếu chúng hiện diện ở số lượng lớn sẽ làm mất cân bằng dinh dưỡng trong thủy

vực đưa đến một số loài sẽ phát triển nhanh trong khi một số loài có thể giảm số lượng

cá thể hoặc tiêu diệt hoàn toàn Các nguồn chính của 2 loại dưỡng chất này là bột giặt

(nước thải sinh hoạt), phân bón, và nước thải các nhà máy chế biến thực phẩm

Trong các thủy vực nitrogen có thể trải qua quá trình nitrát hóa và khử nitrát như sau:

- Quá trình nitrat hóa

Quá trình nitrat hóa là quá trình oxy hóa sinh hóa nitơ của các muối amon đầu tiên

thành nitrit và sau đó thành nitrat trong điều kiện thích ứng (có oxy và nhiệt độ trên

4oC)

Vi khuẩn tham gia quá trình nitrat hóa gồm có 2 nhóm:

- Vi khuẩn nitrit: oxy hóa amoniac thành nitrit hoàn thành giai đoạn thứ nhất;

- Vi khuẩn nitrat: oxy hóa nitrit thành nitrat, hoàn thành giai đoạn thứ hai

Tốc độ của giai đoạn thứ nhất xảy ra nhanh gấp 3 lần so với giai đoạn hai Bằng thực

nghiệm người ta đã chứng minh rằng lượng oxy tiêu hao để oxy hóa 1mg nitơ của

muối amon ở giai đoạn tạo nitrit là 343 mg O2, còn ở giai đoạn tạo nitrat là 4,5 mg O2

Sự có mặt của nitrat trong nước thải phản ánh mức độ khoáng hóa hoàn thành các chất

bẩn hữu cơ

Quá trình nitrat hóa có một ý nghĩa quan trọng trong kỹ thuật xử lý nước thải Trước

tiên nó phản ánh mức độ khoáng hóa các chất hữu cơ như đã trình bày ở trên Nhưng

quan trọng hơn là quá trình nitrat hóa tích lũy được một lượng oxy dự trữ có thể dùng

để oxy hóa các chất hữu cơ không chứa nitơ khi lượng oxy tự do (lượng oxy hòa tan)

đã tiêu hao hoàn toàn cho quá trình đó

- Quá trình khử nitrat

Quá trình khử nitrat là quá trình tách oxy khỏi nitrit, nitrat dưới tác dụng của các vi

khuẩn yếm khí (vi khuẩn khử nitrat) Oxy được tách ra từ nitrit và nitrat được dùng lại

để oxy hóa các chất hữu cơ Lượng oxy được giải phóng trong quá trình khử nitrit

N2O3 là 2,85 mg oxy/1mg nitơ Nitơ được tách ra ở dạng khí sẽ bay vào khí quyển

1.2 Tổng quan về nước thải sinh hoạt

1.2.1 Nguồn phát sinh, đặc thải nước thải sinh hoạt

Nguồn phát sinh nước thải sinh hoạt khi dự án khu đô thi đi vào hoạt động chủ

yếu từ quá trình sinh hoạt của dân cư tại:

- Khu căn hộ cao cấp

- Khu biệt thự

- Khu dân cư, thương mại, vui chơi giải trí

- Hoạt động chế biến thực phẩm của các nhà hàng, khách sạn, nhà ăn

- Các cán bộ công nhân viên phục vụ

Đặc tính chung của nước thải sinh hoạt thường bị ô nhiễm bởi các chất cặn bã

hữu cơ, các chất hữu cơ hoà tan (thông qua các chỉ tiêu BOD5/COD), các chất dinh

dưỡng (Nitơ, phospho), các vi trùng gây bệnh (E.Coli, coliíbrm…);

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

- Lưu lượng nước thải

Tải trọng chất bẩn tính theo đầu người phụ thuộc vào:

- Mức sông, điều kiện sống và tập quán song

- Điều kiện khí hậu

Bảng 2: Tải trọng chất bẩn theo đầu người

Các quốc gia gần gũi với Việt Nam

Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCXD-51-84)

1.2.2 Thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt

Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt phụ thuộc rất nhiều vào nguồn

nước thảiế Ngoài ra lượng nước thải ít hay nhiều còn phụ thuộc vào tập quán sinh

hoạt

Thành phần nước thải sinh hoạt gồm 2 loại :

- Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết con người từ các phòng vệ sinh;

- Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã, dầu mỡ từ các nhà bếp

của các nhà hàng, khách sạn, các chất tẩy rửa, chất hoạt động bề mặt từ các

phòng tắm, nước rửa vệ sinh sàn nhà…

Đặc tính và thành phần tính chất của nước thải sinh hoạt từ các khu phát sinh

nước thải này đều giông nhau, chủ yếu là các chất hữu cơ, trong đó phần lớn các loại

carbonhydrate, protein, lipid là các chất dễ bị vi sinh vật phân hủy Khi phân hủy thì vi

sinh vật cần lấy oxi hòa tan trong nước để chuyển hóa các chất hữu cơ trên thành CO2,

N2, H2O, CH4… Chỉ thị cho lượng chất hữu cơ có trong nước thải có khả năng bị phân

hủy hiếu khí bởi vi sinh vật chính là chỉ số BOD5

Chỉ số này biểu diễn lượng oxi cần thiết mà vi sinh vật phải tiêu thụ để phân hủy

lượng chất hữu cơ có trong nước thải Như vậy chỉ số BOD5 càng cao cho thấy chất

hữu cơ có trong nước thải càng lớn, oxi hòa tan trong nước thải ban đầu bị tiêu thụ

nhiều hơn, mức độ ô nhiễm của nước thải cao hơn

Các thông số ô nhiễm đăc trưng của nước thải

Thông số vật lý

Hàm lượng chất rắn lơ lửng

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

có bản chất là:

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

- Các chất hữu cơ không tan;

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

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

trình xử lý

Mùi

Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là H2S mùi trứng thôi Các hợp chất khác,

chẳng hạn như indol, skatol, cadaverin và cercaptan được tạo thành dưới điều kiện

yếm khí có thể gây ra những mùi khó chịu hơn cảH2S

Độ màu

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

do các sản phẩm được tao ra từ các quá trình phân hủy các chất hữu cơ Đơn vị đo độ

màu thông dụng là mgPt/L (thang đo Pt _Co)

Độ màu là một thông số thường mang tính chất cảm quan, có thể được sử dụng

để đánh giá trạng thái chung của nước thải

Thông số hóa học

Độ pH của nước

pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+

có trong dung dịch, thường được dùng

để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước

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

có ảnh hưởng đến hiệu quả tất cả quá trình xử lý nước Độ pH có ảnh hưởng đến các

quá trình trao chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vật nước Do vậy rất có ý nghĩa về

khía cạnh sinh thái môi trường

Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand – COD)

Theo định nghĩa, nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất

hữu cơ trong nước bằng phương pháp hóa học (sử dụng tác nhân oxy hóa mạnh), về

bản chất, đây là thông số được sử dụng để xác định tổng hàm lượng các chất hữu cơ có

trong nước, bao gồm cả nguồn gốc sinh vật và phi sinh vật

Trong môi trường nước tự nhiên, ở điều kiện thuận lợi nhất cũng cần đến 20 ngày

để quá trình oxy hóa chất hữu cơ được hoàn tất Tuy nhiên, nếu tiến hành oxy hóa chất

hữu cơ bằng chất oxy hóa mạnh (mạnh hơn hẳn oxy) đồng thời lại thực hiện phản ứng

oxy hóa ở nhiệt độ cao thì quá trình oxy hóa có thể hoàn tất trong thời gian rút ngắn

hơn nhiều Đây là ưu điểm nổi bật của thông số này nhằm có được số liệu tương đôi về

mức độ ô nhiễm hữu cơ trong thời gian rất ngắn

COD là một thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ nói

chung và cùng với thông số BOD, giúp đánh giá phần ô nhiễm không phân hủy sinh

học của nước từ đó có thể lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp

Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand – BOD)

Về định nghĩa, thông số BOD của nước là lượng oxy cần thiết để vi khuẩn phân

hủy chất hữu cơ trong điều kiện chuẩn: 20°c, ủ mẫu 5 ngày đêm, trong bóng tối, giàu

oxy và vi khuẩn hiếu khí Nói cách khác, BOD biểu thị lượng giảm oxy hòa tan sau 5

ngày Thông sô BOD5 sẽ càng lớn nếu mẫu nước càng chứa nhiều chất hữu cơ có thể

dùng làm thức ăn cho vi khuẩn, hay là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học

(Carbonhydrat, protein, lipid )

BOD là một thông số quan trọng:

- Là chỉ tiêu duy nhất để xác định lượng chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh

học trong nước và nước thải;

- Là tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng các dòng thải chảy vào các thuỷ vực thiên

nhiên;

- Là thông số bắt buộc để tính toán mức độ tự làm sạch của nguồn nước phục vụ

công tác quản lý môi trường

Tất cả các sinh vật sông đều phụ thuộc vào oxy dưới dạng này hay dạng khác để

duy trì các tiến trình trao đổi chất nhằm sinh ra năng lượng phục vụ cho quá trình phát

triển và sinh sản của mình Oxy là yếu tố quan trọng đồi với con người cũng như các

thủy sinh vật khác

Oxy là chất khí hoạt động hóa học mạnh, tham gia mạnh mẽ vào các quá trình

hóa sinh học trong nước:

- Oxy hóa các chất khử vô cơ: Fe2+

, Mn2+, S2-, NH3

- Oxy hóa các chất hữu cơ trong nước, và kết quả của quá trình này là nước

nhiễm bẩn trở nên sạch hơn Quá trình này được gọi là quá trình tự làm sạch

của nước tự nhiên, được thực hiện nhờ vai trò quan trọng của một sô” vi sinh

vật hiếu khí trong nước

Oxy là chất oxy hóa quan trọng giúp các sinh vật nước tồn tại và phát triển

Các quá trình trên đều tiêu thụ oxy hòa tan Như đã đề cập, khả năng hòa tan của Oxy

vào nước tương đôi thấp, do vậy cần phải hiểu rằng khả năng tự làm sạch của các

nguồn nước tự nhiên là rất có giới hạn Cũng vì lý do trên, hàm lượng oxy hòa tan là

thông sô’ đặc trưng cho mức độ nhiễm bẩn chất hữu cơ của nước mặtế

Nitơ và các hợp chất chứa nitơ

Nitơ là nguyên tố quan trọng trong sự hình thành sự sồng trên bề mặt Trái Đất

Nitơ là thành phần cấu thành nên protein có trong tế bào chất cũng như các acid amin

trong nhân tế bào Xác sinh vật và các bã thải trong quá trình sông của chúng là những

tàn tích hữu cơ chứa các protein liên tục được thải vào môi trường với lượng rất lớn

Các protein này dần dần bị vi sinh vật dị dưỡng phân hủy, khoáng hóa trở thành các

, NO2–, NO3– và có thể cuối cùng trả lại N2 cho không khí

Như vậy, trong môi trường đất và nước, luôn tồn tại các thành phần chứa Nito: từ

các protein có cấu trúc phức tạp đến các acid amin đơn giản, cũng như các ion Nitơ vô

cơ là sản phẩm quá trình khoáng hóa các chất kể trên:

- Các hợp chất hữu cơ thô đang phân hủy thường tồn tại ở dạng lơ lửng trong

nước, có thể hiện diện với nồng độ đáng kể trong các loại nước thải và nước tự

nhiên giàu protein

- Các hợp chất chứa Nito ở dạng hòa tan bao gồm cả Nito hữu cơ và Nito vô cơ

(NH4+,NO3–,NO2–)

Thuật ngữ “Nitơ tổng” là tổng Nito tồn tại ở tất cả các dạng trên Nitơ là một chất dinh

dưỡng đa lượng cần thiết đôi với sự phát triển của sinh vật

Nguồn gốc các hợp chất chứa Phospho có liên quan đến sự chuyển hóa các chất

thải của người và động vật và sau này là lượng khổng lồ phân lân sử dụng trong nông

nghiệp và các chất tẩy rửa tổng hợp có chứa phosphate sử dụng trong sinh hoạt và một

số ngành công nghiệp trôi theo dòng nước

Trong các loại nước thải, Phospho hiện diện chủ yếu dưới các dạng phosphate Các

hợp chất Phosphat được chia thành Phosphat vô cơ và phosphat hữu cơ

Phospho là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đôi với sự phát triển của sinh vật

Việc xác định p tổng là một thông số đóng vai trò quan trọng để đảm bảo quá trình

phát triển bình thường của các vi sinh vật trong các hệ thông xử lý chất thải bằng

phương pháp sinh học (tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1)

Phospho và các hợp chất chứa Phospho có liên quan chặt chẽ đến hiện tượng phú

dưỡng hóa nguồn nước, do sự có mặt quá nhiều các chất này kích thích sự phát triển

mạnh của tảo và vi khuẩn lam

Chất hoạt động bề mặt

Các chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nước và ưa nước

tạo nên sự phân tán của các chất đó trong dầu và trong nước Nguồn tạo ra các chất

hoạt động bề mặt là do việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt và trong một số

ngành công nghiệp

Thông số vi sinh vật học

Nhiều vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước thải có thể truyền hoặc gây bệnh

cho người Chúng vốn không bắt nguồn từ nước mà cần có vật chủ để sông ký sinh,

phát triển và sinh sản Một sô” các sinh vật gây bệnh có thể sông một thời gian khá dài

trong nước và là nguy cơ truyền bệnh tiềm tàng, bao gồm vi khuẩn, vi rút, giun sán

Vi khuẩn:

Các loại vi khuẩn gây bệnh có trong nước thường gây các bệnh về đường ruột,

như dịch tả (cholera) do vi khuẩn Vibrio comma, bệnh thương hàn (typhoid) do vi

khuẩn Salmonella typhosa…

Vi rút:

Vi rút có trong nước thải có thể gây các bệnh có liên quan đến sự rốì loạn hệ thần

kinh trung ương, viêm tủy xám, viêm gan… Thông thường sự khử trùng bằng các quá

trình khác nhau trong các giai đoạn xử lý có thể diệt được vi

Giun sán (helminths):

Giun sán là loại sinh vật ký sinh có vòng đời gắn liền với hai hay nhiều động vật

chủ, con người có thể là một trong số các vật chủ này Chất thải của người và động vật

là nguồn đưa giun sán vào nước Tuy nhiên, các phương pháp xử lý nước hiện nay tiêu

diệt giun sán rất hiệu quả

Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là do nhiễm bẩn rác, phân người và

động vật Trong người và động vật thường có vi khuẩn E coli sinh sông và phát triển

Đây là loại vi khuẩn vô hại thường được bài tiết qua phân ra môi trường Sự có mặt

của E.Coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân rác và khả năng lớn tồn tại các

loại vi khuẩn gây bệnh khác, số lượng nhiều hay ít tuỳ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn

Khả năng tồn tại của vi khuẩn E.coli cao hơn các vi khuẩn gây bệnh khác Do đó nếu

sau xử lý trong nước không còn phát hiện thấy vi khuẩn E.coli chứng tỏ các loại vi

trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt hết Mặt khác, việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi

trùng gây bệng của nước qua việc xác địng số lượng số lượng E.coli đơn giản và

nhanh chóng Do đó vi khuẩn này được chọn làm vi khuẩn đặc trưng trong việc xác

định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nguồn nước

1.3 Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải

1.3.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học

1.3.1.1 Phạm vi ứng dụng

- Tách các chất không hòa tan, những vật chất có kích thước lớn đưa chúng ra khỏi

nước thải Loại bỏ cặn bẩn ra khỏi nước thải

- Đặt ở đầu hệ thống xử lý, để tránh sự cố tắc nghẽn cho những công trình phía sau

1.3.1.2 Nguyên lí làm việc

1.3.1.2.1 Song chắn rác

Nước thải dẫn vào hệ thống xử lý trước hết phải qua song chắn rác Tại đây các

thành phần có kích thước lớn (rác) như giẻ, rác, vỏ đồ hộp, rác cây, bao nilon… được

giữ lại Nhờ đó tránh làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn Đây là bước quan trọng

nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải

1.3.1.2.2 Lưới lọc

Lưới lọc đơn giản là tấm thép với nhiều lỗ không lớn hơn 5 cm dùng để giữ lại

rác, cặn có kích thước lớn trong nước thải

Những chất được giữ lại trên mặt lưới được xói rửa bằng những tia nước mạnh và cho

chảy vào máng thu nước

1.3.1.2.3 Bể lắng cát

Bể lắng cát dùng để loại những hạt cặn lớn vô cơ chứa trong nước thải mà chủ

yếu là cát Các hạt cát và những hạt rắn nhỏ không hòa tan trong nước thải khi đi qua

bể lắng cát, dưới tác động của lực hấp dẫn, sẽ rơi xuống đáy bể với tốc độ tương ứng

với độ lớn thủy lực và trọng lượng riêng của nó

1.3.1.2.4 Bể tuyển nổi, tách dầu mỡ

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là không

khí) vào trong pha lỏng Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi tập hợp các

bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo các hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp

lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban

đầu Sau đó máng vét gom lại và dẫn về hố thu gom

1.3.1.2.5 Bể điều hòa

Có 2 loại bể điều hòa:

− Bể điều hòa lưu lượng: Loại bể này không cần thiết bị khuấy trộn Bể chia thành

nhiều ngăn, định kỳ có thể tháo khô từng ngăn để xúc cát và cặn lắng ra ngoài

− Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng: phải có đủ dung tích để điều hòa lưu lượng,

chất lượng và bên trong phải có hệ thống thiết bị khuấy để đảm bảo sự xáo trộn đều

trong toàn bộ thể tích

1.3.1.2.6 Bể lắng

Sử dụng nguyên lý trọng lực, lắng là phương pháp đơn giản nhất để tách các chất bẩn

không hòa tan ra khỏi nưc thải Mỗi hạt rắn không hòa tan trong nước thải khi lắng sẽ

chịu tác động của hai lực trọng lực bản than và lực cản xuất hiện khi hạt rắn chuyển

động dưới tác động của trọng lực Mối tương quan giữa hai lực đó quyết định tốc độ

lắng của hạt rắn

− Bể lắng đợt 1: Được đặt trước công trình xử lý sinh học, dùng để tách các chất rắn,

chất bẩn lơ lững không hòa tan

− Bể lắng đợt 2: Được đặt sau công trình xử lý sinh học dùng để lắng các cặn vi sinh,

bùn làm trong nước trước khi thải ra nguồn tiếp nhận

1.3.1.3 Cấu tạo

1.3.1.3.1 Song chắn rác

Cấu tạo của song chắn rác gồm các thanh chắn rác bằng thép không gỉ, sắp xếp cạnh

nhau và hàn cố định trên khung thép, được đặt ở trên mương dẫn nước khoảng cách

giữa các thanh thép gọi là khe hở

Thanh chắn rác có thể dùng loại tiết diện tròn d = 8 – 10 mm, chữ nhật s x b = 10 x 10

và 8 x 60 mm, bầu dục,…Tiết diện tròn ít được sử dụng vì rác dễ dính chặt vào thanh

chắn rác gây khó khăn cho công tác vớt rác Được sử dụng nhiều là các thanh chắn rác

có tiết diện hình chữ nhật, tuy nhiên loại này tổn thất thủy lực lớn

Hình 1: Song chắn rác trong hệ thống xử lý nước thải

1.3.1.3.2 Lưới lọc

Đối với nước thải công nghiệp, còn sử dụng loại lưới lọc – tấm thép mỏng đục lỗ hoặc

dây thép đan với nhau chiều rộng mắt lưới không lớn hơn 5 mm để chắn giữ rác Cũng

có trường hợp người ta đặt song chắn rác với chiều rộng khe hở đến 30cm để chắn giữ

rác sơ bộ trước khi cho qua lưới lọc Lưới lọc phân biệt thành loại phẳng và loại trụ

Lưới lọc sử dụng để xử lý sơ bộ, thu hồi các sản phẩm quý dạng chất không tan trong

nước thải công nghiệp trước khi xả vào mạng lưới thoát nước đô thị

Hình 2: Lưới lọc cho hệ thống xử lý nước thải

1.3.1.3.3 Bể lắng cát

Bể lắng cát được thiết kế để tách các tạp chất vô cơ không tan có kích thước từ 0,2mm

đến 2mm ra khỏi nước thải nhằm đảm bảo an toàn cho bơm khỏi bị cát, sỏi bào mòn,

tránh tắc đường ống dẫn và tránh ảnh hưởng đến các công trình sinh học phía sau Bể

lắng cát có thể phân thành 2 loại: bể lắng ngang và bể lắng đứng Ngoài ra để tăng hiệu

quả lắng cát, bể lắng cát thổi khí cũng được sử dụng rộng rãi

Vận tốc dòng chảy trong bể lắng ngang không được vượt qua 0,3 m/s Vận tốc này cho

phép các hạt cát, các hạt sỏ và các hạt vô cơ khác lắng xuống đáy, còn hầu hết các hạt

hữu cơ khác không lắng và được xử lý ở các công trình tiếp theo

Hình 3: Cấu tạo bể lắng cát ngang

1.3.1.3.4 Bể tuyển nổi, tách dầu mỡ

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 các hạt cặn Khi khối lượng riêng của tập hợp bọt khí và

cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt nổi lên bề mặt Hiệu suất quá

trình tuyển nổi phụ thuộc vào số lượng, kích thước bọt khí, hàm lượng chất rắn Kích

thước tối ưu của bọt khí nằm trong khoảng 15 – 30 micromet (bình thường từ 50 – 120

micromet) Khi hàm lượng hạt rắn cao, xác xuất va chạm và kết dính giữa các hạt sẽ

tăng lên, do đó, lượng khí tiêu tốn sẽ giảm Trong quá trình tuyển nổi, việc ổn định

kích thước bọt khí có ý nghĩa quan trọng

Hình 4: Cấu tạo bể tuyển nổi

1.3.1.3.5 Bể điều hòa

Cấu tạo bể điều hòa phụ thuộc vào chức năng của bể Nếu chỉ để điều hòa lưu lượng,

có thể chọn hình dáng bất kỳ miễn là phù hợp với quy hoạch xây dựng đất đai của

trạm xử lý, còn nếu bể dùng để điều hòa cả chất lượng và lưu lượng, đòi hỏi phải có

thiết bị khuấy trộn, hình dáng bể, vị trí ống đưa nước vào, ống lấy nước ra phải xem

xét tính toán kỹ phù hợp với thiết bị khuấy trộn được lựa chọn

Hình 5: Bể điều hòa