Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư, công suất 8000 m3ngày đêm huyện lai vung tỉnh đồng tháp

Tổng photpho 0,8 – 4 Trứng giun sán 103Nguồn: Giáo trình “Ô Nhiễm Môi Trường” Như vậy nước thải sinh hoạt đô thị, các khu dân cư và các cơ sở dịch vụ.công trình công cộng có khối lượng

để điều hòa nồng độ và lưu lượng nước đồng thời ngăn không cho quá trình lắng xảy ra cũng như sinh mùi Tiếp theo nước thải đi sang bể thiếu khí Anoxic nhờ hai bơm chìm hoạt động luân phiên nhau Tại bể Anoxic có hai máy khuấy trộn chìm khuấy trộn liên tục nhằm tạo ra những vùng thiếu khí để khử nitrat có trong nước thải Nước sau khi qua bể Anoxic sẽ tự chảy vào bể Aerotank và bể lắng đứng II.Trong bể, tách rời lớp bong bùn và loại bỏ chất hữu cơ cùng chất rắn lơ lửng Nước được bơm tuần hoàn về bể Anoxic để khử hết Nitơ, Photpho còn lại trong nước đầu ra Phần nước lọc qua màng được bơm vào bể tiếp xúc clorine để khử các

vi sinh vật còn sót lại Nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn sẽ được thải ra kênh

Ước tính các chỉ tiêu ô nhiễm sau xử lý đạt được BOD (24 mg/l), TSS (50 mg/l), tổng N ( 32 mg/l), tổng P ( 12 mg/l), tổng Coliform (2000 MPN/100ml) và đảm bảo nước thải đầu ra đạt yêu cầu xử lý

LỜI CẢM ƠN



Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các Thầy Cô, cán bộ Khoa môi trường, Trường Đại Học Tài Nguyên và Môi Trường Tp.HCM đã tận tình giảng dạy và hướng dẫn em trong suốt thời gian qua Những kiến thức mà em tiếp thu được từ các Thầy Cô sẽ làm hành trang giúp em vững bước vào đời với chuyên ngành mình đã chọn

Đặc biệt, em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy TS Nguyễn Xuân Trường Trong quá trình thực hiện Khoá luận tốt nghiệp này, Thầy đã tận

tình hướng dẫn, chỉ bảo, cung cấp cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu và thầy tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt

Em xin chân thành cảm ơn!

Tp.HCM, ngày … tháng … năm 2017

MỤC LỤC

TÓM TẮT ĐỒ ÁN 1

LỜI CẢM ƠN 2

MỞ ĐẦU 8

I ĐẶT VẤN ĐỀ 8

II MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 9

III PHẠM VI VÀ NỘI DUNG ĐỀ TÀI 9

IV PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 9

V Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 9

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NƯỚC THẢI SINH HOẠT 10

1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt 10

1.2 Thành phần, tính chất 13

1.2.1 Tính chất vật lý: 14

1.2.2 Tính chất hóa học 16

1.2.3 Đặc tính sinh học của nước thải 17

1.3 Ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đến môi trường 17

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 19

2.1 Xử lý cơ học 19

2.1.1 Song chắn rác 19

2.1.2 Thiết bị nghiền rác 20

2.1.3 Bể điều hòa 20

2.1.4 Bể lắng cát 21

2.1.5 Bể lắng 22

2.1.6 Lọc 22

2.2 Xử lý bằng phương pháp hóa học và lý học 24

2.2.1 Phương pháp hóa lý 24

2.2.2 Phương pháp hóa học 26

2.3 Xử lý bằng phương pháp sinh học 29

2.3.1 Công trình xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên 29

2.3.2 Công trình xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo 32

CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÍ 38

Cơ sở lựa chọn phương án: 38

3.1.1 Đề xuất hai phương án 40

3.1.2 So sánh, lựa chọn công nghệ: 45

3.2 Tính toán một số công trình xử lí 46

3.2.1 Song chắn rác 46

3.2.2 Hầm tiếp nhận 47

3.2.3 Bể điều hòa 50

3.2.4 Bể lắng đứng I 53

3.2.5 Bể Anoxic 57

3.2.6 Bể lắng đứng II 72

3.2.7 Tính toán bể khử trùng 77

3.2.8 Bể chứa bùn 78

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CHI PHÍ CÔNG TRÌNH 79

4.1 Tính toán chi phí 79

4.1.1 Các chi phí giai đoạn thi công – xây dựng 79

4.1.2 Các chi phí giai đoạn vận hành trung bình 1 tháng 84

KẾT LUẬN- KIẾN NGHỊ 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1.1 Lượng chất bẩn của một người trong một ngày xả vào hệ thống thoát

nước (theo quy định của TCXD 51:2006) 12

Bảng 1.2 Giá trị các thông số ô nhiễm theo QCVN 14:2008/BTNMT 12

Bảng 1.3 Thống kê khối lượng chất ô nhiễm hàng ngày 13

Bảng 1.4 Kích thước các loại đất cát trong nước 15

Bảng 2.1 Ứng dụng các công trình cơ học trong xử lý nước thải 24

Bảng 3.1 Số liệu thành phần, tính chất nguồn nước và giá trị theo QCVN 14: 2008/ BTNMT 39

Bảng 3.2 So sánh 2 sơ đồ công nghệ: 45

Bảng 3.3 Kết quả tính toán song chắn rác 47

Bảng 3.4 Các thông số thiết kế của hầm tiếp nhận 48

Bảng 3.5 Các thông số điều hòa/ giờ 50

Bảng 3.6 Tổng hợp tính toán bể điều hòa 53

Bảng 3.7 Giá trị đầu vào và đầu ra của các thông số sau khi qua bể điều hòa 53

Bảng 3.8 Tổng hợp thông số bể lắng đứng 55

Bảng 3.9 Giá trị đầu vào và đầu ra của các thông số sau khi qua lắng đứng I 55

Bảng 3.10 Tổng hợp thông số bể Anoxic 63

Bảng 3.11 Giá trị đầu vào và đầu ra của các thông số sau khi qua bể Anoxic 64

Bảng 3.12 Tổng hợp thông số bể Aerotank 72

Bảng 3.13 Giá trị đầu vào và đầu ra của các thông số sau khi qua bể Aerotank 72

Bảng 3.14 Tổng hợp thông số bể lắng đứng II 76

Bảng 3.15 Thông số đầu ra của bể Aerotank và bể lắng đứng đợt II 76

Bảng 3.16 Các thông số thiết kế của bể khử trùng 77

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ phân loại song chắn rác 20

Hình 2.2 Sơ đồ phân loại bể điều hòa 21

Hình 2.3 Tạo bông cặn 24

Hình 2.4 Mô hình hoạt động UASB 33

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT

Tốc độ sinh trưởng riêng tối đa

BOD Nhu cầu oxy sinh hóa

COD Nhu cầu oxy hóa học

F/M Tỷ lệ cơ chất/vi sinh vật

Ks Hằng số bán vận tốc

MBR Membrane Bioreactor, bể lọc sinh học màng

MLSS Cặn lơ lửng của hỗn hợp bùn

MLVSS Các chất rắn lơ lửng dễ bay hơi của hỗn hợp bùn

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

TSS Tổng chất rắn lơ lửng

Song, nguồn gốc mọi sự biến đổi về mơi trường sống đang xảy ra hiện nay trên thế giới cũng như ở nước ta là các hoạt động kinh tế, phát triển của xã hội loài người Các hoạt động này, một mặt làm cải thiện chất lượng cuộc sống của con người, mặt khác lại tạo ra hàng loạt khan hiếm, cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên, gây ô nhiễm, suy thoái môi trường khắp mọi nơi trên thế giới Vì vậy môi trường và các vấn đề về môi trường là đề tài được hầu hết các nước trên thế giới quan tâm

Trong những năm gần đây, ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm nước nói riêng đang trở thành mối lo chung của nhân loại Vấn đề ô nhiễm môi trường và bảo vệ sự trong sạch cho các thủy vực hiện nay đang là những vấn đề cấp bách trong quá trình phát triển kinh tế- xã hội trong giai đoạn khoa học kỹ thuật đang phát triển như vũ bão Để phát triển bền vững, chúng ta cần có những giải pháp, trong đó có giải pháp kỹ thuật nhằm hạn chế, loại bỏ các chất ô nhiễm do hoạt động sống và sản xuất thải ra môi trường Một trong những biện pháp tích cực trong công tác bảo vệ môi trường và chống ô nhiễm nguồn nước là tổ chức thoát nước và xử lý nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận

Tốc độ đô thị hóa tại các khu dân cư, thành phố nước ta diễn ra nhanh chóng , kéo theo là sự gia tang dân số cũng khá nhanh chóng Nước thải, rác thải sinh ra từ quá trình sản xuất, sinh hoạt của người dân chưa được thu gom, xử lý, hoặc có nhưng ở quy mô nhỏ, điều này làm cho môi trường ngày càng ô nhiễm nghiêm trọng, đặc biệt là môi trường nước

Vấn đề đặt ra là phải thiết kế xây dựng các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt nhằm cải thiện tình trạng ô nhiễm của nước thải khi xả ra các nguồn tiếp nhận là sông ngòi, kênh rạch Để tìm hiểu rõ hơn vấn đề này em quyết định chọn đề tài

“Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư, công suất 8000

m 3 /ngày.đêm - huyện Lai Vung tỉnh Đồng Tháp”

II MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư, từ huyện Lai Vung tỉnh Đồng Tháp sau khi qua hệ thống xử lý đạt quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT, cột B

III PHẠM VI VÀ NỘI DUNG ĐỀ TÀI

 Thu thập những số liệu cần thiết phục vụ cho đề tài

 Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý đạt hiệu quả

 Tính toán các công trình đơn vị

 Khái toán kinh tế cho phương án được lựa chọn

 Các bản vẽ

 Sơ đồ công nghệ

 Mặt bằng tổng thể

 Bản vẽ chi tiết các công trình đơn vị

IV PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập số liệu về dân số

Phương pháp so sánh: So sánh ưu khuyết điểm của các công nghệ xử lý

Phương pháp trao đổi ý kiến: Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp đã tham khảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn về các vấn đề liên quan

Phương pháp tính toán: Sử dụng các công thức tính toán để tính toán các công trình đơn vị của hệ thống xử lý nước thải, chi phí xây dựng và vận hành hệ thống Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm AutoCad để mô tả kiến trúc công trình

xử lý nước thải

V Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

 Đề tài góp phần tìm hiểu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

 Khi dự án đi vào hoạt động sẽ là nơi giúp các bạn sinh viên tham quan học tập

 Giúp các nhà quản lý làm việc hiệu quả và dễ dàng hơn

 Hạn chế việc xả thải bừa bãi làm suy thoái và ô nhiễm tài nguyên nước

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NƯỚC

THẢI SINH HOẠT

1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm rửa, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh nhà cửa, vệ sinh cá nhân, …

Chúng thường được thải ra từ các căn hộ của các khu dân cư, khu vực đô thị, trung tâm thương mại, khu vực vui chơi giải trí, cơ quan công sở, công trình công cộng, cơ sở dịch vụ

có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước thải sinh hoạt tính trên đầu người cũng khác nhau Ở các trung tâm đô thị, nước thải sinh hoạt thường được thoát bằng hệ thống dẫn ra các sông rạch, còn

ở các vùng ngoại thành và nông thôn nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm do không có hệ thống thoát nước Ở nước ta hiện nay, tiêu chuẩn cấp nước dao động từ 120- 100 l/người.ngày Thông thường tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt lấy bằng 80- 100% tiêu chuẩn cấp nước

Ngoài ra, lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư còn phụ thuộc vào điều kiện trang thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết, phong tục tập quán, kinh tế- xã hội của khu vực đó

Nước thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn các vùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tiêu thấm

Bảng 1.1 Lượng chất bẩn của một người trong một ngày xả vào hệ thống thoát

nước (theo quy định của TCXD 51:2006)

Giá trị nồng độ các chất ô nhiễm cho phép được đặt ra trong Quy chuẩn Việt Nam QCVN 14:2008/BTNMT

Bảng 1.2 Giá trị các thông số ô nhiễm theo QCVN 14:2008/BTNMT

- BOD5 của nước thải chưa lắng

- BOD5 của nước thải đã lắng

8 3,3

10

và A2 của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt)

Cột B quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt khi thải vào các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (có chất lượng nước tương đương cột B1 và B2 của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt hoặc vùng nước biển ven bờ)

Bảng 1.3 Thống kê khối lượng chất ô nhiễm hàng ngày

Thông số Tải lượng

(g/ngày.người)

Thông số Tải lượng

(g/ngày.người)

Tổng photpho 0,8 – 4 Trứng giun sán 103

(Nguồn: Giáo trình “Ô Nhiễm Môi Trường”)

Như vậy nước thải sinh hoạt đô thị, các khu dân cư và các cơ sở dịch vụ.công trình công cộng có khối lượng lớn, hàm lượng chất bẩn cao, nhiều vi sinh vật gây bệnh là một trong những nguồn gây ô nhiễm chính đối với nguồn nước

Các thành phần ô nhiễm chính đặc trưng thường thấy ở nước sinh hoạt

là BOD, COD, Nitơ và Photpho Một yếu tố gây ô nhiễm quan trọng trong nước thải

đó là các loại mầm bệnh được lây truyền bởi các vi sinh vật có trong phân Vi sinh vật gây bệnh cho người bao gồm các nhóm chính là virut, vi khuẩn, nguyên sinh

bào và giun sán

Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm hai loại:

Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi kể cả làm vệ sinh sàn nhà

1.2.1 Tính chất vật lý:

a Màu: nước thải sinh hoạt chứa DO thường có màu xám, nước thải có mùi hôi

thối thường rất ít oxy hòa tan hoặc không có

b Nhiệt độ: Nhiệt độ của nước thải thay đổi rất lớn, phụ thuộc vào mùa trong năm

Sự thay đổi nhiệt độ của nước thải phụ thuộc vào tốc độ lắng, mức độ oxy hòa tan

và hoạt động của vi sinh vật Nhiệt độ của nước thải là một yếu tố hết sức quan trọng đối với một số bộ phận của nhà máy xử lí nước thải như bể lắng và bể lọc

c Mùi: Nước bình thường không có màu, và vị nhưng do một số chất thải lơ lửng

và các chất hữu cơ tồn tại trong dòng nước tạo ra mùi hôi thối và có màu đen

d Chất rắn: Bao gồm các chất lơ lửng các chất hòa tan trong nước và nước thải

Chất rắn được chia thành các thành phần khác nhau, nồng độ của chúng cho biết chất lượng của nước thải và tham số quan trọng để kiểm tra quá trình xử lí Thành phần chất thải rắn bao gồm:

 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS): chất rắn bay hơi hoặc phần cố định

 Tổng chất rắn hòa tan (TDS): chất rắn bay hơi hoặc phần cố định

Chất rắn ảnh hưởng xấu đến nước thải, các nguồn có hàm lượng chất rắn cao thường có vị và có thể tạo nên các phản ứng lý học không thuận lợi cho người sử dụng Cặn hữu cơ trong nước thải có nguồn gốc từ thức ăn của người, động vật đã tiêu hóa và một phần nhỏ dư thừa thải ra và xác động vật chết, cây lá thối rữa tạo nên

Cặn vô cơ là các chất trơ, không bị phân hủy, đôi khi có những chất hữu vô

cơ phức tạp (như sunfat) ở điều kiện nhất định có thể bị phân rã Cặn vô cơ có nguồn gốc khoáng chất như các muối khoáng, cát, sạn, bùn độ kiềm, độ cứng

Bảng 1.4 Kích thước các loại đất cát trong nước

e pH: về mặt môi sinh, trong thiên nhiên pH ảnh hưởng tới các hoạt động sinh học

trong nước liên quan đến một số đặc tính ăn mòn, hòa tan…chi phối các quá trình

xử lí nước như lắng phèn, làm mềm, khử sắt, diệt khuẩn…Vì thế việc xét nghiệm

pH hoàn chỉnh chất lượng nước phù hợp với nhu cầu trong từng khâu quản lý rất quan trọng hơn nữa là đảm bảo chất lượng nước cho người tiêu dùng Nguồn nước

có pH >7 thường có chứa nhiều ion nhóm cacbon và bicarbonnat (do chảy qua đất đá) Nguồn nước có pH <7 thường chứa nhiều ion gốc axit Tuy nhiên, khi pH>8.5 nếu trong nước có hợp chất hữu cơ thì việc khử trùng bằng clo có thể thành hợp chất trihalogen gây ung thư Theo tiêu chuẩn cấp nước, pH của nước sử dụng cho sinh hoạt là 6,0÷8,5 và cho nước uống là 6,5÷8,5

f Độ đục: là đại lượng đo hàm lượng chất lơ lửng trong nước, thường do sự hiện

diện của chất keo, sét, tảo và vi sinh vật Nước đục gây cảm giác khó chịu cho người dùng và có khả năng nhiễm vi sinh Tiêu chuẩn cấp nước sạch quy định độ đục nhỏ hơn 5NTU, nhưng giới hạn tối đa của nước uống chỉ là 2 NTU

g Độ kiềm: là do các ion bicacbonnate, cacbonnat và dydyrroxy tạo nên Trong

thành phần hóa học của nước, độ kiềm của nước có liên quan đến các chỉ tiêu khác như pH, độ cứng và tổng hàm lượng khoáng

h Độ cứng: là đại lượng đo tổng các cation hóa trị trong nước, nhiều nhất là ion

canxi Nước mặt thường có độ cứng cao hơn nước ngầm Tùy theo độ cứng của nước người ta chia thành các loại sau:

a Chất hữu cơ: chứa trong nước thải sinh hoạt bao gồm các hợp chất như

protein(40 - 50%); hydratcarbon(40 - 50%) gồm tinh bột, đường và xenlulo; và các chất béo (5 - 10%) Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150 - 450 mg/l theo trọng lượng khô Có khoảng 20 - 40% chất hữu

cơ khó phân hủy sinh học Ở những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không được xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Đặc điểm quan trọng của nước thải sinh hoạt là thành phần của chúng tương đối ổn định

b BOD: là lượng oxy cần thiết cho vi khuẩn sống và hoạt động để oxy hóa các chất

hữu cơ trong môi trường nước thải BOD là chỉ tiêu xác định mức độ ô nhiễm của

nước thải sinh hoạt và công nghiệp qua chỉ số dùng để khoáng hóa các chất hữu cơ…Ngoài ra BOD còn là một trong những chỉ tiêu kiểm soát ô nhiễm dòng chảy

c Oxy hòa tan (DO): là yếu tố xác định sự thay đổi xảy ra do vi sinh vật kị khí hay

hiếu khí Đây là chỉ tiêu quan trọng nhất liên quan đến việc kiểm soát ô nhiễm dòng chảy Ngoài ra DO còn là cơ sở kiểm tra BOD nhằm đánh giá mức ô nhiễm của nước thải sinh hoạt và công nghiệp

d COD: là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn chất hữu cơ và một phần nhỏ

các chất vô cơ dễ bị oxy hóa có trong nước thải

e Tỷ lệ C, N và P: là một tham số hết sức quan trọng đối với quá trình xử lí sinh

học Tỷ lệ chung chấp nhận được trong nước thải BOD/N/P để xử lý sinh học 100/5/1 tương ứng, nghĩa là 100mg/l BOD, 5mg/l N, và 1mg/l P

1.2.3 Đặc t nh sinh học của nước thải

Các nhóm vi sinh vật chủ yếu tìm thấy trong nước thải là các vi khuẩn, nấm, protozoa, vi thực vật, động vật và virus Hầu hết các vi sinh vật (vi khuẩn protozoa) có lợi trong xử lí nước thải Tuy nhiên, một số vi khuẩn gây bệnh, nấm, protozoa và virut tìm thấy trong nước thải cũng được quan tâm đặc biệt do tính độc hại của chúng

Vi khuẩn chỉ thị: các vi sinh vật gây bệnh thường đào thải bởi con người

từ hệ thống tiêu hóa Nguồn bệnh lan truyền trong nước thường là bệnh tiêu chảy, thương hàn, sốt thương hàn , lỵ…Nói chung, nồng độ vi khuẩn gây bệnh trong nước thải có nồng độ rất thấp và rất khó nhận biết Hiện nay, một số loại vi khuẩn như tổng colifom (TC), colifom của phân (FC) và khuẩn nhiễm trùng phân (FC) được sử

dụng làm vi sinh vật chỉ thị cho nguồn nước và nước thải bị ô nhiễm nguồn bệnh 1.3 Ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đến môi trường

Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong nước thải gây ra

a COD, BOD: sự khoáng hóa, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và gây

thiếu hụt oxi của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường nước Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành Trong quá trình phân hủy kị khi sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4…làm cho nước có mùi hôi thối và giảm pH của môi trường

b SS: lắng đọng ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí, lắng đọng thành cặn,

làm tắc hệ thống ống thoát nước, lắp đầy kênh rạch và sông ngòi Dầu mỡ tạo thành bọt trôi nổi gây mất thẩm mỹ của nguồn nước tự nhiên

c Nhiệt độ: nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến đời sống

của thủy sinh vật nước

d Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy,

ngộ độc thức ăn, vàng da…

e Amomoia, Photpho: đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu nồng độ

trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú nhưỡng hóa (sự phát triển bùng phát của các loại tảo, làm cho nồng độ oxi trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở

và diệt vong các sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxi rất cao do quá trình hô hấp của tảo thải ra)

f Hàm lượng kim loại nặng: Khi hàm lượng kim loại nặng trong nước thải đủ cao,

chúng sẽ đầu độc vi khuẩn, thực vật, động vật và con người

g Màu: mất mỹ quan

h Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxi trên bề mặt Dầu mỡ là chất khó tan

trong nước, nhưng tan được trong các dung môi hữu cơ Dầu mỡ có thành phần hóa học rất phức tạp Dầu thô có chứa hàng ngàn các phân tử khác nhau, nhưng phần lớn là các Hidrocacbon có số cacbon từ 2 đến 26.Trong dầu thô còn có các hợp chất lưu huỳnh, nitơ, kim loại Các loại dầu nhiên liệu sau tinh chế (dầu DO, FO) và một

số sản phẩm dầu mỡ khác còn chứa các chất độc như PAHs, PCBs,…Do đó, dầu

mỡ thường có độc tính cao và tương đối bền trongmôi trường nước Độc tính và tác động của dầu mỡ đến hệ sinh thái nước không giống nhau mà phụ thuộc vào loại dầu mỡ Hầu hết các loại động thực vật đều bị tác hại của dầu mỡ Các loại động thựcvật thủy sinh dễ bị chết do dầu mỡ ngăn cản quá trình hô hấp, quang hợp và cungcấp năng lượng Tuy nhiên, một số loại tảo lại kém nhạy cảm với dầu mỡ, do

đó trong điều kiện ô nhiễm dầu mỡ, nhiều loại tảo lại phát triển mạnh

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG

PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Hiện nay có rất nhiều công trình xử lý nước thải với công nghệ khác nhau

Vì thế, việc lựa chọn đúng quy trình công nghệ và thiết bị xử lý nước thải để đạt được các tiêu chuẩn theo yêu cầu và tiết kiệm chi phí trong xây dựng cũng như quản

lý được xem như là một nhiệm vụ hàng đầu

Một quy trình công nghệ xử lý nước thải bao gồm nhiều công trình và thiết

bị hoạt động nối tiếp theo các đặc tính kỹ thuật Thường được chia ra làm ba loại:

Xử lý cơ học

Xử lý hóa học và lý học

Xử lý sinh học

2.1 Xử lý cơ học

Một quy trình công nghệ xử lý nước thải bao gồm nhiều công trình và thiết

bị hoạt động nối tiếp theo các đặc tính kỹ thuật Phương pháp xử lý nước thải bằng

cơ học được sử dụng để tách các chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải Gồm có các công trình:

Khử cặn rắn thô (rác) như cành cây, gô, nhựa, giấy, lá cây, rễ cây, giẻ vụn…

Bảo vệ bơm, van, đường ống, cánh khuấy

b Phân loại

Theo kích thước: thô, trung bình, mịn

Theo hình dạng: song chắn rác, lưới chắn rác

Theo phương pháp làm sạch: thủ công, cơ khí, phun nước áp lực

Theo bề mặt lưới chắn: cố định, di động

Cách phân loại song chắn rác có thể được trình bày trong sơ đồ sau:

Hình 2.1 Sơ đồ phân loại song chắn rác

Một số thiết bị chắn rác thông dụng:

Song chắn rác thô: gồm nhiều thanh thép không gỉ xếp song song nhau và được hàn cố định trên khung thép

Song chắn rác làm sạch bằng cơ khí: thu rác bằng cơ giới

Song chắn rác làm sạch bằng thủ công: dùng biện pháp thủ công để vớt rác

Chắn rác di động: một số thiết bị chắn rác thường gặp như chắn rác dây dài, chắn rác đĩa, trống chắn rác quay, lưới chắn rác mịn…

2.1.2 Thiết bị nghiền rác

Đây là thiết bị có nhiệm vụ cắt và nghiền vụn rác thành các hạt, các mảnh nhỏ lơ lửng trong nước thải để không làm tắc nghẽn cống, không gây hại cho bơm Nhưng trong thực tế cho thấy việc sử dụng thiết bị nghiền rác đã gây nhiều khó khăn cho các công đoạn tiếp theo do lượng cặn tăng lên đã làm tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bị làm thoáng trong các bể (đĩa, lỗ phân phối khí và dính bám vào các tuabin…) Nên phải cân nhắc thận trọng trước khi dùng

 Ưu điểm

Giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước thải

Tiết kiệm hóa chất để trung hòa nước thải

Bể điều hòa trên dòng thải: làm giảm đáng kể dao động thành phần nước thải

đi vào công đoạn phía sau

Bể điều hòa ngoài dòng thải: chỉ giảm được một phần nhỏ sự dao động đó

=> Vị trí tốt nhất để đặt bể điều hòa cần xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý, phụ thuộc vào loại xử lý, đặc tính của hệ thống thu gom cũng như đặc tính của nước thải

2.1.4 Bể lắng cát

Loại bỏ cặn thô, nặng như: cát, sỏi, mảnh thủy tinh, mảnh kim loại, tro, vụn than… nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cân nặng ở các công đoạn xử lý sau và giảm tầng suất làm sạch bể phân hủy

dòng chảy đủ lớn (0.3 m/s) để các phân tử hữu cơ nhỏ không lắng lại và đủ nhỏ (0.15 m/s) để cát và các tạp chất vô cơ không bị cuốn theo dòng chảy ra khỏi bể

b Phân loại

Bể lắng cát gồm những loại bể sau:

Bể lắng cát ngang: có dòng nước chuyển động dọc theo chiều dài của bể Bể

có thể có thiết diện hình chữ nhật, thường có hố thu đặt đầu bể

Bể lắng cát đứng: Dòng nước chảy từ dưới lên trên theo thân bể Nước được dẫn theo ống tiếp tuyến với phần dưới hình trụ vào bể Chế độ dòng chảy khá phức tạp, nước vừa chuyển động vòng, vừa xoắn theo trục, vừa tịnh tiến đi lên, trong khi

đó các hạt cát dồn về trung tâm và rơi xuống đáy

Bể lắng cát tiếp tuyến: là loại bể có thiết diện hình tròn, nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể và được thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngoài

Dùng lọc để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ ra khỏi nước thải,

mà các bể lắng không thể loại bỏ được chúng Người ta tiến hành quá trình lọc nhờ các vật liệu lọc, vách ngăn xốp cho phép chất lỏng đi qua và giữ các tạp chất lại.Người ta thường dùng cát thạch anh, than cốc hoặc sỏi thậm chí cả than nâu,

than bùn hoặc than gỗ để làm vật liệu lọc Việc lựa chọn vật liệu lọc này tùy thuộc vào các loại nước thải và điều kiện địa phương

Để tăng hiệu suất công tác của công trình xử lý cơ học có thể dùng biện pháp thoáng gió sơ bộ, thoáng gió đông tụ sinh học, hiệu quả xử lý đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 40 ÷ 45% theo BOD

Trong số các công trình xử lý cơ học phải kể đến bể tự hoại, bể lắng 2 vỏ, bể lắng trong đó có ngăn phân hủy là những công trình vừa để lắng, vừa để phân hủy cặn lắng Đôi khi người ta còn tách các hạt lơ lửng bằng cách tiến hành lắng chúng dưới tác dụng của lực ly tâm trong các xyclon thủy lực hay máy ly tâm

Có nhiều dạng lọc: lọc chân không, lọc chậm, lọc nhanh, lọc chảy ngược, lọc chảy xuôi…

Bảng 2.1 Ứng dụng các công trình cơ học trong xử lý nước thải

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

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

Bể điều hòa Điều hòa lưu lượng và nồng độ

Lắng Tách các cặn lắng và nén bùn

Lọc Tách các cặn lắng lơ lửng còn lại sau xử lý sinh học học hóa

học Màng lọc Tương tự như lọc, tách tảo từ nước thải sau hố ổn định

Chất đông tụ trong nước tạo thành các bông hydroxit kim loại, lắng nhanh trong trường trọng lực, các bông này có khả năng hút các hạt keo và hạt lơ lửng kết hợp chúng với nhau, bởi vì các hạt keo có điện tích âm yếu còn các bông đông tụ có điện tích dương yếu nên giữa chúng có sự hút lẫn nhau

Chất đông tụ thường dùng là muối nhôm, sắt hoặc hỗn hơp của chúng

Các muối nhôm được làm chất đông tụ là : Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2,

Al2(OH)5Cl, KAl(SO4).12H2O và NH4Al(SO4)2.12H2O

Trong số đó phổ biến nhất là Al2 (SO4)3 nó hoạt đông hiệu quả khi pH = 7,5, nhôm sunfat tan tốt trong nước và có giá thành tương đối rẻ, nó được sử dụng ở dạng khô hoặc dạng dung dịch 50%

5-b Tuyển nổi

Hình 2.4 Bể tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng Trong một số trường hợp quá trình này cũng được dùng để tách các chất hòa tan như các chất hoạt động

bề mặt Quá trình như vậy được gọi là quá trình tách hay làm đặc bọt

Trong quá trình xử lý nước thải về nguyên tắc tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học Ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn Khi các hạt đã nổi lên bề mặt, chúng có thể được thu gom bằng bộ phận vớt bọt

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục 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 khí chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu

Tuyển nổi với tách không khí từ nước thải phân biệt thành:

 Tuyển nổi chân không,

 Tuyển nổi không áp,

 Tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp không khí nước

c Hấp phụ

Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi để làm sạch nước thải triệt để khỏi các chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học, cũng như khi nồng độ của chúng không cao và không bị phân hủy bởi vi sinh vật hay chúng rất độc Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả cao 80 ÷ 95% có khả năng xử lý nhiều chất trong nước thải đồng thời có khả năng thu hồi các chất này

Quá trình hấp phụ được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc 2 pha không hòa tan là pha rắn (chất hấp phụ) với pha khí hoặc pha lỏng Dung chất (chất bị hấp thụ)

sẽ đi qua từ pha lỏng (pha khí) đến pha rắn cho đến khi nồng độ dung chất trong dung dịch được cân bằng Các chất hấp phụ thường được sử dụng: than hoạt tính, tro, xỉ, mạt cưa, silicagen, keo nhôm

d Trao đổi ion

Phương pháp này có thể khử tương đối triệt để các tạp chất ở trạng thái ion trong nước như: Zn, Cu, Cr, Ni, Hg, Mn,… cũng như các hợp chất của Asen, Phospho, Cyanua, chất phóng xạ Phương pháp này cho phép thu hồi các chất có giá trị và đạt được mức độ làm sạch cho nên được dùng nhiều trong việc tách muối

trong xử lý nước thải

2.2.2 Phương pháp hóa học

Là phương pháp dùng hóa chất để chuyển đổi các hợp chất hoặc các chất hòa tan trong nước thải thành các chất có tính trơ về mặt hóa học hoặc thành các hợp chất kết tủa để loại chúng ra khỏi nước thải

Nước thải sản xuất của nhiều ngành công nghiệp có thể chứa axit hoặc kiềm

Để ngăn chặn hiện tượng xâm thực và để tránh cho quá trình sinh hóa ở các công trình làm sạch và nguồn nước không bị phá hoại, ta cần phải trung hòa nước thải Trung hòa còn nhằm mục đích tách loại một số kim loại nặng ra khỏi nước thải Mặt khác nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hòa

và điều chỉnh pH về 6.5 – 8.5

Thực hiện trung hòa theo những cách sau:

 Trộn nước thải chứa axit và nước thải chứa kiềm

Phương pháp này cho xử lý nước thải chứa axit hoặc kiềm trong khu công nghiệp được tập trung lại để xử lý vì chế độ thải của các nhà máy không giống nhau Nước thải chứa axit thường được thải một cách điều hòa ngày đêm và có nồng độ nhất định Nước thải chứa kiềm lại thải theo chu kỳ, một hoặc hai lần trong một ca tùy thuộc vào chế độ công nghệ

 Bổ sung các tác nhân hóa học

Phương pháp này dùng để trung hòa nước thải có chứa axit Người ta phân biệt ba loại nước thải có chứa axit như sau:

Nước thải chứa axit yếu (H2CO3, CH3COOH)

Nước thải chứa axit mạnh (HCl, HNO3), các muối canxi của chúng dễ tan trong nước

Nước thải chứa axit mạnh (H2SO4, H2CO3) các muối canxi của chúng khó tan trong nước

 Lọc nước axit qua vật liệu có tác dụng trung hòa

Đối với nước thải chứa HCl, HNO3 và cả nước thải H2SO4 với hàm lượng dưới 5mg/l và không chứa muối kim loại nặng có thể dùng phương pháp lọc qua lớp vật liệu lọc là đá vôi magiezit, đá hoa cương, đôlômit,…

 Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axit

b Phương pháp oxy hóa - khử

Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxy hóa như clo ở dạng khí và hóa lỏng, dioxit clo, clorat canxi và natri, pemanganat kali, bicromat kali, peoxithydro (H2O2), oxy của không khí, ozon, pyroluzit(MnO2)

Trong quá trình oxy hóa, các chất độc trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước, gồm có các quá trình như:

 Oxy hóa bằng clo:

Clo và các chất có chứa clo hoạt tính là chất oxy hóa thông dụng nhất.Người

ta sử dụng chúng để tách H2S, hydrosunfit, các hợp chất chứa metysufit, phenol, xyanua ra khỏi nước thải

Khi cho clo tác dụng với nước, xảy ra các phản ứng sau:

Cl2 + H2O => HOCl + HCl

HOCl  H+ +OCl

- Oxy hoá bằng peoxy hydro (H 2 O 2 )

Peoxy hydro là một chất lỏng không màu và có thể trộn lẫn với nước ở bất

kỳ tỷ lệ nào H2O2 được dùng để oxy hóa nitrit,các andehit, phenol, xyanua, các chất thải chứa lưu huỳnh và chất nhuộm màu mạnh

 Khử trùng bằng phương pháp Chlor hóa

Chlor cho vào nước thải dưới dạng hơi hoặc Clorua vôi Lượng Clor hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là: 10 g/m3 đối với nước thải sau xử

lý cơ học, 5 g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn Clor phải được trộn đều với nước và

để đảm bảo hiệu quả khử trùng, thời gian tiếp xúc giữa nước và hoá chất là 30 phút trước khi nước thải ra nguồn Hệ thống Clor hoá nước thải Clor hơi bao gồm thiết bị Clorato, máng trộn và bể tiếp xúc Clorato phục vụ cho mục đích chuyển Clor hơi thành dung dịch Clor trước khi hoà trộn với nước thải và được chia thành 2 nhóm: nhóm chân không và nhóm áp lực

Clor hơi được vận chuyển về trạm xử lý nước thải dưới dạng hơi nén trong banlon chịu áp Trong trạm xử lý cần phải có kho cất giữ các banlon này Phương pháp dùng Clor hơi ít được dùng phổ biến

 Phương pháp Chlor hóa nước thải bằng Clorua vôi

Áp dụng cho trạm nước thải có công suất dưới 1000 m3/ngđ.Các công trình

và thiết bị dùng trong dây chuyền này là các thùng hoà trộn, chuẩn bị dung dịch Clorua vôi, thiết bị định lượng máng trộn và bể tiếp xúc

Với Clorua vôi được hoà trộn sơ bộ tại thùng hoà trộn cho đến dung dịch 10 -15% sau đó chuyển qua thùng dung dịch Bơm định lượng sẽ đưa dung dịch Clorua vôi với liều lượng nhất định đi hoà trộn vào nước thải Trong các thùng trộn dung dịch, Clorua vôi được khuấy trộn với nước cấp bằng các cánh khuấy gắn với trục động cơ điện

 Phương pháp Ozon hóa

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

là giá thành cao và thường được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước cấp

2.3 Xử lý bằng phương pháp sinh học

Phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp xử lý sinh học là dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm bẩn trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng và tạo ra năng lượng Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng được tăng lên Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa

Có thể phân loại các phương pháp sinh học dựa trên các cơ sở khác nhau, song nhìn chung có thể chia chúng thành 2 loại chính sau:

Phương pháp hiếu khí: Là phương pháp xử lý sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu

khí Để đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục và duy trì nhiệt độ trong khoảng 20-400C

Phương pháp yếm khí: Là phương pháp sử dụng các vi sinh vật yếm khí, và trong

môi trường không có oxy

Ngoài ra có thể chia chúng thành:

Xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên

Xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo

2.3.1 Công trình xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên

Cơ sở của phương pháp này dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và nguồn nước Các công trình đặc trưng: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học…

Cơ chế hoạt động: cho nước thải thấm qua lớp đất bề mặt thì cặn được giữ lại, nhờ có oxy và các vi khuẩn hiếu khí mà quá trình oxy hóa diễn ra

Xử lý nước thải ở hồ sinh học là lợi dụng quá trình tự làm sạch của hồ Lượng oxy hóa cho quá trình sinh hóa chủ yếu là do không khí xâm nhập qua mặt

hồ và do quá trình tự quang hợp của thực vật trong nước

a Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc

Trong nước thải sinh hoạt chứa một hàm lượng N,P,K khá đáng kể Như vậy, nước thải là một nguồn phân bón tốt có lượng N thích hợp với sự phát triển của thực vật

Tỷ lệ các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải thường là 5:1:2 = N:P:K Nguyên tắc hoạt động: việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới, cánh đồng lọc dựa trên khả năng giữ các cặn nước trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua lọc, nhờ có oxy trong các lỗ hỏng và mao quản của lớp đất mặt, các VSV hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn Càng sâu xuống, lượng oxy càng ít

và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ giảm xuống dần

Phương pháp này chỉ được dùng hạn chế ở những nơi có lượng nước thải nhỏ, vùng đất khô cằn, xa khu dân cư, độ bốc hơi cao và đất luôn thiếu độ ẩm

b Cánh đồng tưới nông nghiệp

Nước thải sinh hoạt đã qua xử lý sơ bộ được sử dụng để tưới lên những cánh đồng nông nghiệp thuộc nông trường và thuộc những vùng ngoại ô đô thị

Trước khi đưa vào cánh đồng, nước thải sinh hoạt phải được xử lý sơ bộ qua song chắn rác, bể lắng cát hoặc bể lắng Tiêu chuẩn tưới lấy thấp hơn cánh đồng công cộng và có ý kiến chuyên gia nông nghiệp

c Xả nước thải vào ao, hồ, sông, suối

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

để pha loãng chúng và tận dụng khả năng tự làm sạch của các nguồn nước tự nhiên

Khi xả nước thải vào nguồn tiếp nhận nước của nguồn tiếp nhận sẽ bị nhiễm bẩn Mức độ nhiễm bẩn phụ thuộc vào lưu lượng và chất lượng nước thải, khối lượng và chất lượng nước có sẵn trong nguồn, mức độ khuấy trộng để pha loãng Khi lưu lượng và tổng hàm lượng chất bẩn trong nước thải nhỏ hơn so với nguồn nước của nguồn tiếp nhận, oxy hòa tan có trong nước đủ để cấp cho quá trình làm sạch hiếu khí các chất hữu cơ Tuy nhiên, các chất lơ lửng, vi trùng gây bệnh và kim loại nặng nếu không loại bỏ trước vẫn đe dọa đến sức khỏe và sinh hoạt cộng đồng thông qua hoạt động của các loài cá, chim và hoạt động của các loài sinh vật có ích khác

Nguyên tắc hoạt động: Vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy hóa từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2 photphat và nitrat amoni sinh ra từ sự phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ bởi vi sinh vật.Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu Nhiệt độ không được thấp hơn 60C Theo quá trình sinh hóa, người

ta chia hồ thành các loại như: hồ hiếu khí, hồ kỵ khí, hồ tùy nghi

 Hồ hiếu khí

Hồ hiếu khí có diện tích rộng, chiều sâu cạn Chất hữu cơ trong nước thải được xử lý chủ yếu nhờ sự cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn sống ở dạng lơ lửng Oxy cung cấp cho vi khuẩn nhờ sự khuếch tán qua bề mặt và quang hợp của tảo Chất dinh dưỡng và CO2 sinh ra trong quá trình phân hủy chất hữu cơ được tảo sử dụng.Để đạt được hiệu quả tốt có thể cung cấp thêm oxy bằng cách thổi khí nhân tạo.Hồ hiếu khí có hai dạng

Có mục đích là tối ưu sản lượng tảo, hồ này có chiều sâu cạn (0.15 ÷ 0.45m)

Tối ưu lượng oxy cung cấp cho vi khuẩn, chiều sâu hồ này khoảng 1.5m

 Hồ sinh vật yếm khí

Có độ sâu trên 3m với sự tham gia của hàng trăm chủng loại vi khuẩn kỵ khí bắt buộc và kỵ khí không bắt buộc Các vi sinh vật này tiến hành hàng chục phản ứng hoá sinh học để phân huỷ và biến đổi các hợp chất hữu cơ phức tạp thành những chất đơn giản dễ xử lý Hiệu suất giảm BOD trong hồ có thể lên đến 70%.Tuy nhiên nước thải sau khi ra khỏi hồ vẫn có BOD cao nên loại hồ này chỉ chủ yếu áp dụng cho xử lý nước thải công nghiệp rất đậm đặc và dùng làm hồ bậc 1 trong tổ hợp nhiều bậc

Trong điều kiện yếm khí (không có oxy), vi khuẩn yếm khí sẽ phân hủy chất hữu cơ như sau:

(COHNS) + VK yếm khí → CO2 + H2S + NH3 + CH4 + các chất khác + năng lượng

(COHNS) + VK yếm khí + năng lượng → C5H7O2N (tb vi khuẩn mới)

 Hồ tùy tiện

Hồ được chia thành ba ngăn:

(1) Ngăn bề mặt  vi khuẩn và tảo sinh sống cộng sinh

(2) Ngăn đáy  tích lũy cặn lắng và cặn này bị phân hủy nhờ vi khuẩn kỵ khí

(3) Ngăn trung gian  chất hữu cơ trong nước thải chịu sự phân hủy của vi khuẩn tùy nghi

Có thể sử dụng máy khuấy để tạo điều kiện hiếu khí trên bề mặt khi tải trọng cao (dao động 70 – 140 kgBOD5/ha/ngày)

 Hồ kỵ khí

Thường được áp dụng cho xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao và cặn lơ lửng lớn, đồng thời có thể kết hợp phân hủy bùn lắng Hồ này có chiều sâu lớn, có thề sâu đến 9m Tải trong thiết kế khoảng 220 ÷ 560 kgBOD5/ha.ngày

2.3.2 Công trình xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo

a Quá trình kỵ khí: Quá trình kỵ khí với VSV sinh trưởng dạng lơ lửng

 Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc:

Công trình gồm thiết bị điều chỉnh bùn tuần hoàn với:

Bể phản ứng: làm bằng bê tông, thép hay chất dẻo có lớp chống ăn mòn phía

trong, có cách biệt để duy trì nhiệt độ mong muốn ở khu vực giữa Khuấy trộn bằng cách bơm khí vào bình chứa làm bằng vật liệu không gỉ

Bể lắng: như một thiết bị cô đặc, vì bùn tách ra có nồng độ cao và từ đây cho

bùn hồi lưu trở lại bể phản ứng Tỉ lệ bùn tuần hoàn khoảng 50 – 100%

Giữa 2 thiết bị chính có đặt một thiết bị khử khí để loại khí tắc Hỗn hợp bùn

và nước thải trong bể được khuấy trộn hoàn toàn, sau khi phân hủy được đưa sang

bể lắng hay bể tuyển nổi để tách riêng phần bùn và nước Bùn thường tuần hoàn trở lại bể kỵ khí, vì lượng bùn dư thải bỏ rất ít do tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật khá chậm

 Sinh học nhân tạo kỵ khí – UASB

Quá trình này sử dụng các vi sinh vật trong điều kiện không có oxy để chuyển hoá các hợp chất hữu cơ thành Metan và các sản phẩm hữu cơ khác Thường được ứng dụng để xử lý ổn định cặn và xử lý nước thải công nghiệp có nồng độ BOD, COD cao

Quá trình chuyển hoá chất hữu cơ trong nước thải bằng vi sinh yếm khí xảy

ra theo 3 giai đoạn:

+ Nhóm VSV tự nhiên có trong nước thải thuỷ phân các hợp chất hữu cơ phức tạp

và lypit thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lượng nhẹ như Monosacarit, amino axit để tạo ra nguồn thức ăn và năng lượng cho vi sinh hoạt động

+ Nhóm vi khuẩn tạo men axit biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn giản thành các axit

hữu cơ thường là axit acetic, nhóm vi khuẩn yếm khí tạo axit gọi là nhóm axit focmo

+ Nhóm vi khuẩn tạo mêtan chuyển hoá hydro và axit acetic thành khí metan và

cacbonic Nhóm vi khuẩn này gọi là mêtan focmo, chúng có rất nhiều trong dạ dày của động vật nhai lại (trâu, bò…) vai trò quan trọng của nhóm vi khuẩn metan focmơ là tiêu thụ hydro và axit acetic, chúng tăng trưởng rất chậm và quá trình xử

lý yếm khí chất thải được thực hiện khi khí mêtan và cacbonic thoát ra khỏi hỗn hợp

- Bể UASB

Đưa nước thải vào trực tiếp dưới đáy bể và được phân phối đồng đều ở đó, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học hạt nhỏ (bông bùn) và các chất bẩn hữu cơ được tiêu thụ ở đó Các bọt khí mêtan và cacbonic nổi lên trên được thu bằng các chụp khí để dẫn ra khỏi bể

Hình 2.5 Mô hình hoạt động UASB

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

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

Bùn hạt Chụp thu khí

mà trên đó có vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng và phát triển Vì vi sinh vật được giữ trên bề mặt vật tiếp xúc mà không bị rữa trôi theo nước sau xử lý nên thời gian lưu

tế bào sinh vật rất cao (khoảng 100 ngày)

Bể phản ứng có dòng nước đi qua lớp cặn lơ lửng và lọc tiếp qua lớp vật liệu lọc cố định: dạng kết hợp giữa quá trình xử lý kỵ khí lơ lửng và dính bám

b Quá trình hiếu khí

 Quá trình xử lý hiếu khí với VSV sinh trưởng dạng lơ lửng

Trong quá trình bùn hoạt tính, các chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan chuyển hóa thành bông bùn sinh học (quần thể vi sinh vật hiếu khí) có khả năng lắng dưới tác dụng của trọng lực Nước chảy liên tục vào bể Aerotank, trong đó khí được đưa vào và xáo trộn cùng với bùn hoạt tính nhằm cung cấp oxy cho vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ Dưới điều kiện như thế, vi sinh vật sinh trưởng, tăng sinh khối và kết thành bông bùn Hỗn hợp bùn và nước thải chảy đến bể lắng đợt 2 và tại đây bùn hoạt tính lắng xuống đáy Lượng lớn bùn hoạt tính (25 ÷ 75% lưu lượng) tuần hoàn về bể Aerotank để giữ ổn định mật độ vi khuẩn, tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ Lượng sinh khối dư mỗi ngày cùng với lượng bùn tươi từ bể lắng đợt 1 được tiếp tục để xử lý bùn

Để thiết kế và vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí một cách hiệu quả cần phải hiểu rõ vai trò quan trọng của quần thể vi sinh vật Các vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải và thu năng lượng để chuyển hóa thành

tế bào mới, chỉ một phần chất hữu cơ bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2, H2O, NO3-,

SO42-, … Một cách tổng quát vi sinh vật tồn tại trong hệ thống bùn hoạt tính bao gồm: Pseudomonas, Zoogloea, Flacobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium,…và hai loại vi khuẩn Nitrate hóa: Nitrosomonas, Nitrobacter

 Một số dạng bể ứng dụng quá trình bùn hoạt tính lơ lửng :

+ Bể Aerotank thông thường:

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

+ Bể Aerotank mở rộng

Hạn chế lượng bùn dư sinh ra, khi đó tốc độ sinh trưởng thấp, sản lượng bùn thấp và chất lượng nước ra cao hơn Thời gian lưu bùn cao hơn so với các bể khác (20 ÷ 30 ngày) Hàm lượng bùn thích hợp trong khoảng 3000 ÷ 6000mg/l

+ Bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn

Có dạng tròn hoặc vuông, hàm lượng bùn hoạt tính và nhu cầu oxy đồng nhất trong toàn bộ thể tích bể Đòi hỏi hình dạng bể, trang thiết bị sục khí thích hợp Thiết bị sục khí cơ khí (motour và cánh khuấy) hoặc thiết bị khuếch tán khí thường

được sử dụng Bể này có ưu điểm chịu được quá tải rất tốt

+ Mương oxy hóa:

Là dạng cải tiến của bể Arotank khuấy trộn hoàn chỉnh, làm thoáng kéo dài với bùn hoạt tính lơ lửng chuyển động tuần hoàn trong mương Cấu tạo: có dạng hình chữ nhật hoặc hình chữ nhật kết hợp với hình tròn Mặt cát ngang có thể là hình chữ nhật, hình thang, độ dốc mái tùy thuộc vào loại đất

Chiều sâu mương tùy thuộc vào công suất bơm của thiết bị làm thoáng để đảm bảo khuấy trộn đều bọt khí và vận tốc tuần hoàn chảy trong mương v ≥ 0.25÷0.3 m/s, H=1÷4 m, chiều rộng trung bình 2÷6m Mương oxy hóa có thể kết hợp với quá trình xử lý Nitơ

+ Bể phản ứng theo mẻ (SBR)

SBR (Sequencing Batch Reactor): Bể phản ứng theo mẻ là dạng công trình

xử lí nước thải dựa trên phương pháp bùn hoạt tính , nhưng 2 giai đoạn sục khí và lắng diễn ra gián đoạn trong cùng một kết cấu Hệ thống SBR là hệ thống dùng đểxử lý nước thải sinh học chứa chất hữu cơ và nitơ cao Hệ thống hoạt động liên tục bao gồm quá trình bơm nước thải – phản ứng – lắng – hút nước thải ra; trong đó quá trình phản ứng hay còn gọi là quá trình tạo hạt (bùn hạt hiếu khí), quá trình này phụ thuộc vào khả năng cấp khí, đặc điểm chất nền trong nước thải đầu vào

 Quy trình hoạt động: gồm 4 giai đoạn cơ bản

+ Đưa nước vào bể: Đưa nước vào bể có thể vận hành ở 3 chế độ: làm đầy tĩnh, làm

đầy khuấy trộn, làm đầy sục khí

+ Phản ứng: Sục khí để tiến hành quá trình nitrit hóa, nitrat hóa và phân hủy chất

hữu cơ Trong giai đoạn này cần tiến hành thí nghiệm để kiểm soát các thông số đầu vào như: DO, BOD, COD, N, P, cường độ sục khí, nhiệt độ, pH… để có thể tạo bông bùn hoạt tính hiệu quả cho quá trình lắng sau này

+ Lắng: Các thiết bị sục khí ngừng họat động, quá trình lắng diễn ra trong môi

trường tĩnh hoàn toàn, thời gian lắng thường nhỏ hơn 2 giờ

+ Xả nước ra: Nước đã lắng sẽ được hệ thống thu nước tháo ra đến giai đoạn khử

tiếp theo; đồng thời trong quá trình này bùn lắng cũng được tháo ra

=>Ngoài 4 giai đoạn trên, còn có thêm pha chờ, thực ra là thời gian chờ nạp mẻ tiếp

Nhìn chung, công nghệ SBR đã chứng tỏ được là một hệ thống xử lý có hiệu quả do trong quá trình sử dụng ít tốn năng lượng, dễ dàng kiểm soát các sự cổ xảy

ra, xử lý với lưu lượng thấp, ít tốn diện tích rất phù hợp với những trạm có công suất nhỏ, ngoài ra công nghệ SBR có thể xử lý với hàm lượng chất ô nhiễm có nồng

độ thấp hơn

+ Bể lọc sinh học

Là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó các vi sinh vật sinh trưởng cố định trên lớp màng bám trên lớp vật liệu Thường nước thải được tưới từ trên xuống qua lớp vật liệu lọc bằng cát, đá hoặc các vật liệu khác, vì vậy người ta còn gọi hệ thống này là bể lọc nhỏ giọt (trickling filter)

Cơ chế lọc:

-Màng sinh học gồm các vi khuẩn, nấm và động vật bậc thấp được nạp vào

hệ thống cùng với nước thải Chúng sống bám trên giá thể tạo nên màng nhầy sinh học có khả năng hấp thu và phân hủy chất hữu cơ có trong nước thải Mặc dù lớp màng này rất mỏng song cũng có hai lớp: lớp yếm khí ở sát bề mặt đệm và lớp hiếu khí ở ngoài Do đó quá trình lọc sinh học thường được xem như là quá trình hiếu khí nhưng thực chất là hệ thống vi sinh vật hiếu-kị khí

-Phần bên ngoài lớp màng nhầy (khoảng 0.1 ÷ 0.2mm) là loại vi sinh vật hiếu khí Khi vi sinh vật phát triển, chiều dày lớp màng ngày càng tăng, vi sinh vật lớp ngoài tiêu thụ hết oxi khuếch tán trước khi oxy thấm vào bên trong Vì vậy gần sát bề mặt giá thể môi trường kỵ khí hình thành Khi lớp màng dầy, chất hữu cơ chất hữu cơ bị phân hủy hoàn toàn ở bên ngoài, vi sinh sống gần bề mặt giá thể thiếu nguồn cơ chất, chất dinh dưỡng dẫn đến tình trạng phân hủy nội bào và mất đi khả năng bám dính

-Nước thải sau xử lý được thu qua hệ thống thu nước đặt bên dưới Hệ thống thu nước này có cấu trúc rổ để tạo điều kiện cho không khí lưu thông trong bể Sau khi ra khỏi bể, nước thải vào bể lắng đợt 2 để loại bỏ màng vi sinh tách khỏi giá thể Nước sau xử lý có thể tuần hoàn để pha loãng nước thải đầu vào bể lọc sinh học, đồng thời duy trì độ ẩm cho màng nhầy

-Lọc sinh học được ứng dụng để làm sạch một phần hay toàn bộ chất hữu cơ phân hủy sinh học trong nước thải và có thể đạt được chất lượng dòng ra với nồng

độ BOD tới 15mg/l

+ Bể lọc sinh học tiếp xúc quay: (RBC)

RBC bao gồm các đĩa tròn Polystyren hoặc Polyvinyl Chloride đặt gần sát nhau Đĩa được nhúng chìm một phần trong nước thải và quay với tốc độ chậm Tương tự như bể lọc sinh học, màng vi sinh hình thành và bám dính trên bề mặt đĩa

Khi đĩa quay mang sinh khối trên đĩa tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và sau đó tiếp xúc với oxy

Đĩa quay tạo điều kiện chuyển hóa oxy và luôn giữ sinh khối trong điều kiện hiếu khí Đồng thời, khi đĩa quay tạo nên lực cắt loại bỏ các màng vi sinh không còn khả năng bám dính và giữ chúng ở dạng lơ lửng để đưa sang bể lắng đợt 2 Trục RBC phải tính toán đủ đĩa vật liệu nhựa và lực quay

c Xử lý cặn nước thải

Nhiệm vụ của xử lý cặn (cặn được tạo nên trong quá trình xử lý nước thải) là:

 Làm giảm thể tích và độ ẩm của cặn

 Ổn định cặn

 Khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác nhau

Rác (gồm các tạp chất không hoà tan kích thước lớn: cặn bã thực vật, giấy, giẻ lau, ) được giữ lại ở song chắn rác có thể được chở đến bãi rác( nếu lượng rác không lớn) hay nghiền rác và sau đó dẫn đến bể mêtan để tiếp tục xử lý Cát từ các

bể lắng được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và chở đi sử dụng vào mục đích khác

Cặn tươi từ bể lắng cát đợt một được dẫn đến bể mêtan để xử lý Một phần bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng) từ bể lắng đợt 2 được dẫn trở lại aerotank để tiếp tục tham gia quá trình xử lý (gọi là bùn hoạt tính tuần hoàn), phần còn lại (gọi là bùn hoạt tính dư) được dẫn đến bể nén bùn để làm giảm độ ẩm và thể tích, sau đó được dẫn vào bể mêtan để tiếp tục xử lý

Đối với các trạm xử lý nước thải xử dụng bể biophin với sinh vật dính bám, thì bùn lắng được gọi là màng vi sinh và được dẫn đến bể mêtan

Cặn ra khỏi bể mêtan có độ ẩm 96-97% Để giảm thể tích cặn và làm ráo nước có thể ứng dụng các công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên như: sân phơi bùn, hồ chứa bùn, hoặc trong điều kiện nhân tạo: thết bị lọc chân không, thết bị lọc

ép, thiết bị li tâm cặn, … Độ ẩm của cặn sau xử lý đạt 55-75%

Để tiếp tục xử lý cặn có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều dạng thiết bị khác nhau: thiết bị sấy dạng ống, dạng khí nén, dạng băng tải,…Sau khi sấy độ ẩm còn 25-30% và cặn ở dạng hạt dễ dàng vận chuyển

Đối với các trạm xử lý công suất nhỏ, việc xử lý cặn có thể tiến hành đơn giản hơn: nén và sau đó làm ráo nước ở sân phơi cặn trên nền cát

CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH

TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÍ

3.1 Cơ sở lựa chọn phương án:

a Nhiệm vụ

Thiết kế hệ thống xử lí nước thải sinh hoạt cho khu dân cư, công suất 8000

m3/ ngày đêm - huyện Lai Vung tỉnh Đồng Tháp

b Tính toán số liệu ban đầu

 Tính toán số dân

Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt

Trong đó:

 q: Tiêu chuẩn lấy nước ( l/người/ngđ) Chọn qmax= 220 (l/người/ngđ)

 N: số người

Ta có:

= N = (Qsh x 1000) / ( 0,85 x 220) = 42781 người

 Vậy sẽ xây dựng hệ thống xử lý cho số dân như dự tính là: 42781 dân

Do thành phần tính chất nước thải của khu dân cư được xếp vào nước thải sinh hoạt từ các hoạt động: tắm, giặt giũ, vệ sinh cá nhân…nên hệ thống xử lý nước thải phải đáp ứng quy chuẩn xả thải loại B- QCVN 14 – 2008

c Thành phần, t nh chất nước cần xử l :

toán

QCVN 14:2008/BTNMT – Cột A

Bảng 3.1 Số liệu thành phần, tính chất nguồn nước và giá trị theo QCVN 14: 2008/

BTNMT

Dựa theo QCVN 14: 2008/BTNMT so sánh các thông số thành phần của nguồn nước thải:

SS: 220 mg/l > 100 mg/l so với qui chuẩn Không đạt chuẩn, cần xử lí

BOD 5 : 408 mg/l > 50 mg/l so với qui chuẩn Không đạt chuẩn, cần xử lí

Tổng Nitơ: 80 mg/l > 50 mg/l so với qui chuẩn Không đạt chuẩn, cần xử lí

Tổng Photpho: 30 mg/l > 10 mg/l so với qui chuẩn Không đạt chuẩn, cần

3.1.1 Đề xuất hai phương án

Sơ đồ khối công nghệ xử lý

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải phương án 1