TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN

Các trang trại chăn nuôi lợn thải ra môi trường đa dạng các dạng thải như nước thải, mùi, xác lợn bệnh,… Trong đó phần lớn là nước thải do các hoạt động chăn nuôi lợn. Chính vì vậy nên cần có một giải pháp để làm giảm sự ô nhiểm do nước thải chăn nuôi lợn thải ra ngoài môi trường. Trong đó, một công trình xử lý nước thải trước khi thải ra ngoài môi trường sẻ làm giảm tối đa các tác động của nước thải chăn nuôi lợn khi thải ra ngoài môi trường.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA KHOA HỌC QUẢN LÝ

BÀI

TIỂU LUẬN

ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN

TÊN SINH VIÊN: NGUYỄN LÊ TRUNG DŨNG

NGUYỄN HOÀNG SƠN GVHD: Th.S TRỊNH DIỆP PHƯƠNG DANH

Bình Dương, tháng 12 năm 2019

Nội dung

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 5

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 5

1.2 TÌNH HÌNH CHĂN NUÔI LỢN TẠI VIỆT NAM 5

1.3 TÌNH HÌNH Ô NHIỄM TẠI CÁC TRANG TRẠI CHĂN NUÔI LỢN 7

1.4 NGUỒN GÓC PHÁT SINH NƯỚC THẢI 7

1.5 THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI 8

Bảng 1 Bảng thành phần các chất có trong nước thải chăn nuôi lợn 8

Bảng 2 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chăn nuôi QCVN 62-MT:2016/BTNMT 8

CHƯƠNG II CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN 10

2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VẬT LÝ 10

2.1.1 LƯỚI CHẮN RÁC 10

2.1.2 BỂ ĐIỀU HÒA 10

2.1.3 BỂ LẮNG 10

2.1.4 TUYỂN NỔI (BỂ TUYỂN NỔI DAF) 11

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ 11

2.2.1 PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ 11

2.2.2 PHƯƠNG PHÁP TRAO ĐỔI ION 11

2.2.3 PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TẠO BÔNG 12

2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC 13

2.3.1 PHƯƠNG PHÁP TRUNG HÒA 13

2.3.2 PHƯƠNG PHÁP TẠO KẾT TỦA 13

2.3.3 PHƯƠNG PHÁP OXI HÓA KHỬ SỬ DỤNG CLO 14

2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 15

2.4.1 BỂ PHẢN ỨNG SINH HỌC HIẾU KHÍ AEROTEN 15

2.4.2 BỂ BÙN HOẠT TÍNH HIẾU KHÍ AEROTANK 16

2.4.3 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI THEO MẺ SBR 17

2.4.4 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI AFBR 17

2.4.5 BỂ LỌC SINH HỌC NHỎ GIỌT 18

2.4.6 BỂ LỌC SINH HỌC RBC 18

2.4.7 BỂ UASB (UPFLOW ANAEROBIC ASLUDGE BLANKET) 19

2.4.8 LỌC KỴ KHÍ BÁM DÍNH CỐ ĐỊNH AFR 19

CHƯƠNG III SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN 20

Hình 1 Sơ đồ xử lý nước thải chăn nuôi lợn 20

Bảng 3 Công trình và các thông số xử lý 23

PHỤ LỤC 23

Hình 2 Trang trại chăn nuôi lợn 24

Hình 3 Tình hình ô nhiểm do chăn nuôi lợn và nước thải chăn nuôi lợn 24

Hình 4 Lưới chắn rác 25

Hình 5 Hố thu gom 26

Hình 6 Hồ lắng 26

Hình 7 Bể điều hoà 27

Hình 8 Bể sinh học thiếu khí 27

Hình 9 Bể sinh học hiếu khí 28

Hình 10 Bể lắng sinh học 28

Hình 11 Hồ sinh học 29

Hình 12 Bể khử trùng 29

IV TÀI LIỆU THAM KHẢO 30

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

1 Bộ NN&PTNT: Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn

2 pH: chỉ số đo độ hoạt động trong dung dịch

3 BOD5: Nhu cầu oxy hóa sinh trong 5 ngày

4 COD: Nhu cầu oxy hóa học

5 TSS: Tổng chất rắn lơ lửng

6 Tổng N: Tổng Nitơ

7 Tổng P: Tổng photpho

8 DO: Lượng oxy hoà tan trong nước

9 QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

10 TT-BTNMT: Thông tư của bộ tài nguyên môi trường

11 MPN: Đơn vị hình thành khuẩn lạc

12 CPU: Số có thể xảy ra nhất

13 DAF: Bể tuyển nổi

14 SBR: Lò phản ứng mẻ tuần tự

15 AFBR: Advance Fixed Bed Reactor

16 FBR: Fixed Bed Reactor

17 XLNT: Xử lý nước thải

18 ĐHCN: Đại học công nghiệp

19 NXB: Nhà xuất bản

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Với việc kinh tế Việt Nam đang trên đà phát triển mạnh mẽ cùng với các chỉ số tăng trưởng vượt cao thì nhu cầu tiêu dung của người Việt Nam chúng ta ngày càng tăng, kéo theo đó sức cung tăng lên làm cho sản xuất tăng cao Ngành lương thực thực phẩm tại Việt Nam chúng ta đang ngày càng phải chịu áp lực vì nguồn cung thực phẩm không đảm bảo về số lượng củng như về chất lượng Và ngành chăn nuôi củng chiếm tỷ trọng rất cao

về mặt số lượng tiêu thụ, điển hình nhất phải kể đến ngành chăn nuôi lợn lấy thịt Chăn nuôi lợn lấy thịt là một ngành rất quan trọng trong cơ cấu kinh tế Việt Nam chúng ta, đơn

cử như việc trong mâm cơm của người Việt Nam từ xưa đến giờ đều có món ăn liên quan đến thịt lợn, và các ẩm thực Việt Nam có nguyên liệu chính là thịt lợn củng không hề ít Việc sử dụng thịt lợn trong bối cảnh hiện nay là rất nhiều vì vậy song song theo đó là nguồn cầu rất lớn thì nguồn cung củng phải lớn theo để có thể đảm bào đủ số lượng bán

ra nhằm phục vụ nhu cầu tiêu dung trong nước thậm chí xuất khẩu Chính vì lẻ đó nên cáctrang trại chăn nuôi lợn ngày càng nhiều, kéo theo đó là các vấn đề môi trường củng rất đáng quan ngại Các trang trại chăn nuôi lợn tại Việt Nam đa số là các trang trại vừa và nhỏ, trang trại lớn chiếm một lượng rất ít và trong số đó số lượng trang trại đảm bảo về các vấn đề vệ sinh môi trường là rất thấp Các trang trại chăn nuôi lợn thải ra môi trường

đa dạng các dạng thải như nước thải, mùi, xác lợn bệnh,… Trong đó phần lớn là nước thải

do các hoạt động chăn nuôi lợn Chính vì vậy nên cần có một giải pháp để làm giảm sự ô nhiểm do nước thải chăn nuôi lợn thải ra ngoài môi trường Trong đó, một công trình xử

lý nước thải trước khi thải ra ngoài môi trường sẻ làm giảm tối đa các tác động của nước thải chăn nuôi lợn khi thải ra ngoài môi trường

1.2 TÌNH HÌNH CHĂN NUÔI LỢN TẠI VIỆT NAM

Năm 2018, Bộ NN&PTNT vẫn chủ trương ưu tiên Tái cơ cấu ngành chăn nuôi lợn trên cơ

sở dựa vào doanh nghiệp lớn để tạp ngành sản xuất hàng hóa, đầu tư công nghệ cao, sản xuất theo chuỗi, gắn sản xuất với chế biến và xúc tiến thương mại, kết nối thị trường Tham gia chuỗi có các nông hộ với chăn nuôi trang trại chuyên nghiệp Đảm bảo phát triển bền vững, tăng năng suất, hạ giá thành (xuống dưới 35.000đ/kg hơi), tăng sức cạnh tranh, sẵn sàng tham gia xuất khẩu Một số chỉ tiêu sản xuất năm 2019 như sau: Tổng đàn lợn là 28,5 triệu con, tăng 2,5% so với năm 2018, tỷ lệ đàn nái ngoại: 30%, tỷ lệ đàn lợn thịt lai, ngoại từ 93,5% trở lên Sản lượng thịt lợn hơi đạt gần 4 triệu tấn, tăng 3,6% so vớinăm 2018

Dự kiến năm 2019, Việt Nam đứng thứ 6 thế giới về sản lượng thịt lợn và thứ 7 toàn cầu

về số lợn giết mổ Cùng với đó ngành lợn đã thu hút một số doanh nghiệp lớn đầu tư phát triển ngành theo hướng công nghệ cao, chuỗi khép kín an toàn, kết nối thị trường phục vụ tiêu dùng trong nước và xuất khẩu: Nhà máy tại Hà Nam của Tập đoàn Masan, đây thực

sự là Tổ hợp chế biến lớn có công suất thiết kế là 1.400.000 con heo/năm, tương đương 140.000 tấn/năm Dự án có mức vốn đầu tư hơn 1.000 tỷ đồng Toàn bộ quy trình sản xuấttheo công nghệ thịt mát từ Châu Âu, thịt lợn mang thương hiệu MNS MEAT Deli đã khánh thành và đi vào hoạt động ngày 23/12/2018 Trong đó, Cục Chăn nuôi đã phối hợp xây dựng 10 cơ sở chăn nuôi an toàn dịch bệnh và 6 trang trại chăn nuôi lợn áp dụng VietGAP tại Hà Nam cho vùng nguyên liệu của nhà máy Nhà máy tại Nam Định: nhà máy giết mổ, chế biến thịt lợn tại huyện Hải Hậu tỉnh Nam Định do Công ty Biển Đông

và Deheus liên kết đầu tư đã khánh thành và đi vào hoạt động từ tháng 11/2018 với công suất 350.000 lợn thịt/năm Tổng công ty Công nghiệp thực phẩm Đồng nai (DOFICO) và Công ty CP GreenFeed khánh thành Nhà máy giết mổ và sản xuất thực phẩm từ thịt heo đạt tiêu chuẩn Châu Âu, công suất 250.000 đến 300.000 con heo/năm Nhà máy giết mổ

và chế biến thịt lợn tại Bắc Ninh của Tập đoàn DABACO đang triển khai nhận bàn giao đất 12 ha và hoàn thiện chính sách hỗ trợ của tỉnh… Tập đoàn Hòa Phát đặt mục tiêu trong 5 năm tới sẽ đạt 1 triệu tấn thức ăn chăn nuôi/ năm, 450.000 đầu heo thương

phẩm/năm Tập đoàn Deheus đã ký hợp tác liên doanh với Công ty Thực phẩm Vinh Anh xây dựng các chuỗi sản xuất lợn thịt để cung cấp nguyên liệu cho nhà máy thực phẩm Vinh Anh Posco Deawoo, Tập đoàn đa quốc gia trong lĩnh vực thép, xây dựng Hàn Quốc hợp tác với Tập đoàn Tân Long trong việc cung cấp nguyên liệu, nuôi lợn, chế biến thịt, xuất khẩu tại Việt Nam Tập đoàn Tân Long đã ký thỏa thuận hợp tác với 6 công ty của Đan Mạch đầu tư công nghệ cao nuôi lợn quy mô lớn và hiện đại tại Việt Nam Hiện tại, trang trại chăn nuôi heo của Tân Long đã đạt tới quy mô 350,000 con nái sinh sản với định hướng nâng số lượng heo bán ra thị trường lên tới 1 triệu con thời gian tới Ngoài thị trường nội địa, Tân Long đang đầu tư xây dựng cácn trang trại quy mô lớn tại Myanmar, với kế hoạch cung ứng khoảng 100.000 con heo thịt cho thị trường này trong năm 2019 Công ty C.P Việt Nam đang thảo luận với Hà Nội và Bắc Giang về địa điểm xây dựng Nhà máy giết mổ lợn Công ty này cũng đầu tư 1000 tỷ đồng để phát triển chăn nuôi tại Bình Định (trong đó có Trang trại lợn và Nhà máy giết mổ) Công ty GreenFeed xây dựngchuỗi sản xuất thịt lợn an toàn dịch bệnh tại Bình Thuận, mục đích chung của dự án “Hỗ trợ xây dựng chuỗi sản xuất thịt lợn an toàn dịch bệnh để xuất khẩu, giai đoạn từ năm

2019 – 2022” là nhằm xây dựng thành công chuỗi cơ sở sản xuất thịt lợn an toàn dịch bệnh theo quy định của Tổ chức Thú y thế giới (OIE), cụ thể an toàn với các bệnh: Lở mồm long móng, Dịch tả lợn, Tai xanh ở lợn, đảm bảo phát triển chăn nuôi bền vững, nâng cao giá trị sản phẩm, cung cấp sản phẩm an toàn phục vụ tiêu dùng trong nước, đáp

ứng yêu cầu của quốc tế để xuất khẩu thịt lợn Cùng với đó, Bộ NN&PTNT cũng đã ký thỏa thuận với Tổ chức Thú y thế giới để hỗ trợ các doanh nghiệp chăn nuôi sản xuất theochuỗi đạt tiêu chuẩn chất lượng để xuất khẩu Trước hết sẽ tập trung vào việc nhà nước đồng hành hỗ trợ các doanh nghiệp lớn, các tập đoàn lớn để họ tìm kiếm thị trường, đồng thời trên cơ sở yêu cầu của các tập đoàn để xây dựng các vùng nguyên liệu, chế biến xuất khẩu Một điểm quan trọng, Luật Chăn nuôi đã được Quốc hội khóa XIV thông qua tại kỳhọp thứ 6, ngày 19/11/2018 Đây là văn bản pháp lý quan trọng định hướng phát triển và quản lý ngành chăn nuôi trong thời kỳ hội nhập.

1.3 TÌNH HÌNH Ô NHIỄM TẠI CÁC TRANG TRẠI CHĂN NUÔI LỢN

Tại các khu vực có trang trại chăn nuôi lơn thì người dân phải đối mặt với các vấn đề ô nhiêm và vấn đề sức khỏe trầm trọng Tình hình ô nhiểm có thể xảy ra cả ngày lẩn đêm Khi các trại chăn nuôi này xả thải thì sẻ xuất hiện mùi hôi tỏa ra khu vực xung quanh làm cho người dân vùng đó phải chịu đựng sự ô nhiểm về mùi rất nặng nề Nếu như công trình

xử lý chất thải ở các trại chăn nuôi lợn không xử lý triệt để được lượng chất thải ra ngoài môi trường thì sẻ gây ô nhiểm môi trường rất nặng vì nước thải chăn nuôi lợn chứa một lượng chất hửu cơ rất cao gây ô nhiểm nguồn nước và dể thấy nhất là nước sẻ bị đen xanh

và quến đặc lại Chưa kể đến với lượng nước thải lớn có thể ảnh hưởng mạch nước ngầm làm cho hệ thống nước ngầm bị ô nhiểm

1.4 NGUỒN GÓC PHÁT SINH NƯỚC THẢI

Nước thải chăn nuôi lợn bao gồm nhửng loại nước thải như: nước tắm lợn, nước tiểu của lợn, nước vệ sinh chuồng lợn,… Đối với các trang trại chăn nuôi lợn hiện nay việc tắm lợn là điều không thể thiếu để giúp cho lợn sinh trưởng và phát triển một cách tốt nhất, thếnên tần suất tắm lợn tại các trang trại củng rất nhiều, trung bình ở đa số các trang trại là 1 lần/ngày Cho nên lượng nước thải ra củng là khá nhiều nhưng chất lượng ô nhiểm do nước tắm lợn gây ra là không đáng kể Vì lợn được cho ăn một ngày hai lần nên lượng nước tiểu và phân lợn thải ra củng là đáng kể và các chất hửu cơ với hàm lượng cao do lợn thải ra củng khá nhiều, trung bình một con lợn sẻ thải ra khoảng 2kg chất thải bao gồm cả nước tiểu và phân Vì lợn là một loài ở sạch nên việc vệ sinh chuồng trại và cho lợn được sống trong một môi trường khô ráo là điều cần thiết để cho lợn được sinh trưởng

và phát triển một cách thuận lợi Với tần suất vệ sinh hai ngày sẻ tổng vệ sinh chuồng lợn một lần tại đa số các trang trại thì lượng chất thải ra ngoài môi trường là rất lớn và nước rửa chuồng củng là loại nước thải chứa hàm lượng chất ô nhiểm cao nhất

1.5 THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI

Bảng 1 Bảng thành phần các chất có trong nước thải chăn nuôi lợn

62-QCVN 62-MT:2016/BTNMT do Tổ soạn thảo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về nước thải chăn nuôi biên soạn, Tổng cục Môi trường, Vụ Khoa học vàCông nghệ, Vụ Pháp chế trình duyệt và được ban hành theo Thông tư

số 04/2016/TT-BTNMT ngày 29 tháng 4 năm 2016 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường

iá trị C để làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiêm trong nước thải chăn nuôi

Cột A Bảng 2 quy định giá trị C của các thông số ô nhiêm trong nước thải chăn nuôi khi

xả ra nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt

Cột B Bảng 2 quy định giá trị C của các thông số ô nhiêm trong nước thải chăn nuôi khi

xả ra nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt

*Nhận xét: theo như các giá trị thông số của bảng 2 thì các chất ô nhiểm tại trang trại chăn nuôi lợn đều cần phải xử lý vì tất cả các thông số đều vi phạm giá trị ô nhiểm tối thiểu

CHƯƠNG II CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN

2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VẬT LÝ

2.1.1 LƯỚI CHẮN RÁC

Đây là bước xử lý sơ bộ Mục đích của quá trình là khử tất cả các vật có trong nước thải

có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống nước thải như làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn Đây là bước quan trọng đảm bảo an toàn và tạo điều kiện thuận lợi cho cả hệ thống Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo độ an toàn cho toàn hệ thống xử

lý nước thải

2.1.2 BỂ ĐIỀU HÒA

Bể điều hòa giảm bớt sự thay đổi về lưu lượng và hàm lượng các chất thải có trong nước

do quá trình xử lý nước thải Bể điều hòa giúp tiết kiệm hóa chất để trung hòa nước thải

Bể điều hòa ổn định lưu lượng nước đi và các công trình xử lý nước thải tiếp sau đó Và cuối cùng bể điều hòa có khả năng làm giảm và ngăn lượng nước có nồng độ các chất độchại cao đi trực tiếp vào các công trình xử lý

Lưu lượng nước thải được thải ra thay đổi theo từng giờ trong một chu kỳ sản suất Nhờ

có bể điều hòa, lưu lượng nước thải đi vào các bề xử lý tiếp theo không thau đổi trong suốt thời gian làm việc của hệ thống xử lý nước thải

Nồng độ các chất bẩn có trong nước thải đi vào bể thay đổi theo giờ trong một chu kỳ sản suất, còn chất lượng nước đi ra tương đối ổn định và giống nhau, do đó làm giảm khả năng sốc vi sinh trong bể sinh học

− 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.

2.1.4 TUYỂN NỔI (BỂ TUYỂN NỔI DAF)

Bể tuyển nổi là một thiết bị dung để tách và loại bỏ các chất rắn lơ lửng từ chất lỏng dựa trên nhửng thay đổi đột ngột khi sục khí vào nước ở áp suất cao rồi giảm áp tạo môi trường áp suất thấp hơn, từ đó các bọt khí được sinh ra dưới dạng bọt khí li ti

Quy trình hoạt động của bể tuyển nổi DAF: Nước được đưa vào bồn khí tan bằng bơm áp cao Không khí được cấp vào bồn khí tan bằng máy nén khí Nước bảo hòa không khí chảy vào ngăn tuyển nổi của bể tuyển nổi, qua một van giảm áp suất, áp suất được giảm đột ngột về áp suất khí quyển Tại bể tuyển nổi DAF, các bong bóng có kích thước li ti được tạo ra và kết hợp với chất lỏng, tạo ra lực hấp dẩn có khả năng bám dính các phần tửrắn lơ lửng trong nước và nâng các hạt lơ lửng nổi lên bề mặt chất lỏng tạo thành một lớp bùn nổi Lớp bùn này được cào vào ván bùn mặt, chất rắn nặng lắng xuống đáy hồ và củng được cào gom lại và hút ra ngoài bằng bơm hút bùn để đưa về khu xử lý bùn

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ

2.2.1 PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ

Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu

cơ hoà tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi trong nước thải có chứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đó Những chất này không phân huỷ bằng con đường sinh học

và thường có độc tính cao Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốt và khi chi phí riêng lượng chất hấp phụ không lớn thì việc áp dụng phương pháp này là hợp lý hơn cả

Trong trường hợp tổng quát, quá trình hấp phụ gồm 3 giai đoạn:

• Di chuyển các chất cần hấp phụ từ nước thải tới bề mặt hạt hấp phụ

• Thực hiện quá trình hấp phụ;

• Di chuyển chất ô nhiêm vào bên trong hạt hấp phụ (vùng khuếch tán trong) Người ta thường dùng than hoạt tính, các chất tổng hợp hoặc một số chất thải của sản xuất như xỉ tro, xỉ, mạt sắt và các chất hấp phụ bằng khoáng sản như đất sét, silicagen…Để loại những chất ô nhiêm như: chất hoạt động bề mặt, chất màu tổng hợp, dung môi clo hoá, dẫn xuất phenol và hydroxyl…

2.2.2 PHƯƠNG PHÁP TRAO ĐỔI ION

Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để làm sạch nước hoặc nước thải khỏi các kim loại như Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn… cũng như cáchợp chất của asen, photpho, xyanua và chất phóng xạ Phương pháp này cho phép thu hồi các chất và đạt được mức độ làm sạch cao Vì vậy

nó là một phương pháp được ứng dụng rộng rãi để tách muối trong xử

lý nước và nước thải Bản chất của quá trình trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này được gọi

là các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước Các chất trao đổi ion có khả năng trao đổi các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là các cationit và chúng mang tính acid Các chất có khả năng trao đổi với các ion âm gọi là các anionit và chúng mang tính kiềm Nếu như các ionit nào đó trao đổi cả cation và anion thì người ta gọi chúng là ionit lưỡng tính Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô

cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo

Ứng dụng của quá trình trao đổi ion:

• Làm mềm nước: ứng dụng quan trọng của quá trình trao đổi ion là làm mềm nước, trong đó các ion Ca2+ và Mg2+ được tách khỏi nước vàthay thế vị trí Na+ trong hạt nhựa Đối với các quá trình làm mềm

nước, thiết bị trao đổi ion axit mạnh với Na+ được sử dụng

• Khử khoáng: trong quá trình khử khoáng, tất cả các ion âm và các iondương đều bị khử khỏi nước Nước di chuyển qua hệ thống hai giai đoạngồm bộ trao đổi cation axit mạnh ở dạng H+ nối tiếp với bộ trao đổi anion bazơ mạnh ở dạng OH -

• Khử ammonium (NH4+): quá trình trao đổi ion có thể được dùng cô đặc NH4+ có trong nước thải Trong trường hợp này, phải sử dụng chất trao đổi chất có tính lựa chọn NH4+ cao chẳng hạn như clinoptilolite Sau khi tái sinh, dung dịch đậm đặc có thể được chế biến thành phân

2.2.3 PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TẠO BÔNG

Các hạt cặn không tan hoặc hòa tan trong nước thải thường đa dạng vềchủng loại và kích thước, có thể bao gồm các hạt cát, sét, mùn, vi sinh vật, sản phẩm hữu cơ phân huỷ… Kích thước hạt có thể dao động từ vài

micromet đến vài mm Bằng các phương pháp xử lý cơ học (lý học) chỉ

có thể loại bỏ được những hạt kích thước lớn hơn 1 mm Với những hạt kích thước nhỏ hơn 1 mm, nếu dùng quá trình lắng tĩnh thì phải tốn thờigian rất dài và khó đạt hiệu quả xử lý cao, do đó cần phải áp dụng phương pháp xử lý hoá lý

Mục đích quá trình keo tụ tạo bông để tách các hạt cặn có kích thước0,001m < 1 m, không thể tách loại bằng các quá trình lý học thôngthường như lắng, lọc hoặc tuyển nổi Cơ chế của quá trình keo tụ tạobông gồm:

• Quá trình nén lớp điện tích kép, giảm thế điện động zeta nhờ ion tráidấu: khi bổ sung các ion trái dấu vào nước thải với nồng độ cao, các ion

sẽ chuyển dịch đến lớp khuyếch tán vào lớp điện tích kép và tăng điệntích trong lớp điện tích kép, giảm thế điện động zeta và giảm lực tĩnhđiện

• Quá trình keo tụ do hấp phụ ion trái dấu trên bề mặt, trung hoà điệntích tạo ra điểm đẳng điện zeta bằng 0 Trong trường hợp này, quá trìnhhấp phụ chiếm ưu thế

• Cơ chế hấp phụ – tạo cầu nối: các polymer vô cơ hoặc hữu cơ có thểion hoá, nhờ cấu trúc mạch dài chúng tạo ra cầu nối giữa các hạt keoqua các bước sau:

2.3.1 PHƯƠNG PHÁP TRUNG HÒA

Phương pháp trung hòa làm thay đổi nồng độ pH về trung trung tính vì đây là điều kiện tốt nhất để VSV phân hủy các chất ô nhiễm Thông thường, nước thải có nồng độ Acid hoặc kiềm nhiều nên cần đưa nước thải về ngưỡng trung tính từ 6,5 – 8,5

Nguyên lý cơ bản của phương pháp trung hòa đó chính là phản ứng hóahọc xảy ra giữa axit + kiềm, giữa muối + axit (hoặc kiềm) được gọi là

các tác nhân trung hòa Các tác nhân trung hòa, bao gồm các chất sau:Đối với nước thải chứa axit thì sử dụng NaOH, KOH, Na2CO3, NH4OH, CaCO3, MgCO3, vôi,… Đối với nước thải chứa kiềm nên sử dụng H2SO4,HNO3, HCl, muối axit Đối với nước thải nhiễm kim loại nặng thì sử dụng CaO, CaOH, Na2CO3, NaOH.

Các tác nhân ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình trung hòa: Dựa vào lưu lượng nước thải Dựa vào nồng độ axit hoặc kiềm trong nước thải Nồngđộ pH, nhiệt độ, nồng độ chất ô nhiễm

Các phương pháp trung hòa:

-Trộn lẫn nước thải chứa axit hoặc nước thải chứa kiềm với nhau

-Tiến hành bổ sung các chất hóa học có tính axit hoặc tính kiềm để trung hòa nước thải

-Dùng các vật liệu lọc có tính kiềm hoặc axit để trung hòa nước thải Dùng khí thải để trung hòa nước vừa giảm lượng khí gây ô nhiễm (đặc biệt khí CO2) vừa tiết kiệm chi phí đầu tư

2.3.2 PHƯƠNG PHÁP TẠO KẾT TỦA

Nước thải là một thành phần hỗn hợp, trong đó các kim loại nặng như

Cu, Pb, Ni, Mg,… là một trong những chất cần được loại bỏ hoàn toàn Hai quá trình kết tủa cơ bản bao gồm kết tủa cacbonate canxi và

hydroxit Trong đó, mỗi kim loại sẽ thích hợp với từng nồng độ pH khác nhau; vì thế cần xác định nồng độ pH trong nước thải để quá trình kết tủa diễn ra thuận lợi hơn Cơ chế hoạt động: tiến hành thêm các hóa chất để các chất hòa tan hoặc chất rắn lơ lửng trong nước kết tủa và sau đó được xử lý qua quá trình lắng cặn

Các loại hóa chất kết tủa thường dung:

-Phèn nhôm

Phản ứng xảy ra: Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(HCO)3 = 3CaSO4 +

2Al(OH)2 + 6CO2 + 18H2O

-Sulfate sắt và vôi: sunfate không sử dụng riêng lẻ mà kết hợp trực tiếpvới vôi để tạo phản ứng kết tủa

Các phản ứng xảy ra: FeSO4 + Ca(HCO3)2 = 2Fe(HCO3)2 + CaSO4 + 2H2O Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2Fe(OH)2 + 2CaCO3 + 2H2O 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3

-Ferric chloride

Các phản ứng xảy ra: FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+ + 3Cl- 3H+ + 3HCO3- = 3H2CO3

-Ferric choloride và vôi

Phản ứng xảy ra: FeCl3 + Ca(OH)2 = 3CaCl2 + 2Fe(OH)3

-Ferric sunfate và vôi Phản ứng xảy ra: Fe2(SO4)3 + Ca(OH)2 = 3CaSO4+ 2Fe(OH)3

Hóa chất dùng để khử Photpho trong nước thải

-Phèn nhôm

Phản ứng xảy ra: Al+3 + HnPO4(3-n) = AlPO4 + nH+

-Ferric

Phản ứng xảy ra: Fe+3 + HnPO4(3-n) = FePO4 + nH+

2.3.3 PHƯƠNG PHÁP OXI HÓA KHỬ SỬ DỤNG CLO

Oxy hóa – khử là xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học bằng cách trao đổi các ion trong nước thải Một chất có khả năng làm mất eletron

có chất oxy hóa mạnh, chất còn lại đóng vai trò là chất khử Phương pháp này chỉ được dùng khi không thể tách các tạp chất ô nhiễm ra khỏi nước thải mà cần đến sự hỗ trợ từ các tác nhân hóa học Nhờ vậy

mà nhiều chất độc hại được chuyển thành chất ít độc hại hơn

Sử dụng Clo: Clo có đặc tính là chất oxy hóa mạnh, thường dùng để tách khí H2S, hydrosunfit, phenol,…

Quá trình phản ứng diễn ra: Cl2 + H2O => HOCl + HCl HOCl <-> H+ +OCl-

Các chất tham gia quá trình khử: FeSO4, H2SO4, SO2, NaHSO3,…

2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC

2.4.1 BỂ PHẢN ỨNG SINH HỌC HIẾU KHÍ AEROTEN

Nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí, khuấy nhằm tăng cường lượng khí oxi hòa tan và tăng cường quá trình oxi hóa chất bẩn hữu cơ có trong nước Nước thải sau khi đã được xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào Aeroten

Các chất lơ lửng này là một số chất rắn và có thể là các chất hữu cơ chưa phải là dạng hòa tan Các chất lơ lửng là nơi cho vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển, dần thành các hạt cặn bông Các hạt này dần dần to và lơ lửng trong nước Chính vì vậy xử lý nước thải ởAeroten được gọi là quá trình xử lý với sinh vật lơ lửng của quần thể vi sinh vật Các bông cặn này cũng chính là bùn hoạt tính Bùn hoạt tính

là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxi hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ chứa trong nước thải Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và để đảm bảo oxi dung cho quá trình oxi hóa các chất hữu cơ thì phải luôn luôn đảm bảo việc thoáng gió Số lượng bùn tuần hoàn và số lượng không khí cần cấp lấy phụ thuộc vào độ ẩm vào mức độ yêu cầu xử lý nước thải Thời gian nước lưu trong bể aeroten không lâu quá 12 giờ (thường là 4 -8giờ) Nước thải với bùn hoạt tính tuần hoàn sau khi qua bể Aeroten cho qua bể lắng đợt 2 Ở đây bùn lắng một phần đưa trở lại Aeroten, phần khác đưa tới bể nén bùn Do kết quả của việc phát triển của các vi sinh vật cũng như việc tách các chất bẩn ra khỏi nước thải mà số lượng bùn hoạt tính ngày một gia tăng Số lượng bùn thừa chẳng những không giúp ích cho việc xử lý nước thải, ngược lại, nếu không lấy đi thì còn là một trở ngại lớn Độ ẩmcủa bùn hoạt tính khoảng 98-99%

Quá trình oxi hóa các chất bẩn hữu cơ xảy ra trong Aeroten qua ba giai đoạn:

-Giai đoạn thứ nhất Tốc độ oxi hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxi Ở giai đoạnnày bùn hoạt tính hình thành và phát triển Hàm lượng oxi cần cho vi sinh vật sinh trưởng, đặc biệt ở thời gian đầu tiên thức ăn dinh dưỡng trong nước thải rất phong phú, lượng sinh khối trong thời gian này rất Sau khi vi sinh vật thích nghi với môi trường, chúng sinh trưởng rất mạnh theo cấp số nhân Vì vậy, lượng tiêu thụ oxi tăng cao dần

-Gian đoạn hai: Vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxi cũng ở mức gần như ít thay đổi Chính ở giai đoạn này các chất bẩn hữu

cơ bị phân hủy nhiều nhất Hoạt lực enzym của bùn hoạt tính trong giai đoạn này cũng đạt tới mức cực đại vàkéo dài trong một tời gian tiếp theo Điểm cực đại của enzym oxi hóa của bùn hoạttính thường đạt ở thời điểm sau khi lượng bùn hoạt tính (sinh khối vi sinh vật) tới mức ổn định Qua các thông số hoạt động của Aeroten cho thấy ở gian đoạn