BÀI GIẢNG Môn: Công nghệ Môi trường Chuyên đề: Xử lý nước thải

Ảnh hưởng của nhiệt độ cao trong nước: Nhiệt độ cao của nước làm thay đổi các quá trình sinh, hóa, lý học thường của hệ sinh thái nước biểu hiện: - Làm giảm nồng độ oxi trong nước; - Ph

ĐẠI HỌC VINH

BÀI GIẢNG

Môn: Công nghệ Môi trường

Chuyên đề: Xử lý nước thải

HỒ THỊ PHƯƠNG

Vinh - 2008

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG (2 tiết)

1 Các thông số đánh giá chất lượng nước

Để đánh giá chất lượng nước, người ta đưa ra các chỉ tiêu về chất lượng nước như sau:

• Chỉ tiêu vật lý: mùi vị, nhiệt độ, độ đục, độ màu, độ axit, độ kiềm, độ cứng, hàm lượng chất rắn tan trong nước…

• Chỉ tiêu hóa học: độ pH, oxi hòa tan DO, nhu cầu oxi hóa học COD, nhu cầu oxi sinh học BOD, hàm lượng H2S, Cl-, SO42-, PO43-, F-, I-, Fe2+, Mn2+, các hợp chất nitơ, phốtpho…

• Chỉ tiêu sinh học: vi trùng gây bệnh, các loại rong tảo…

1.1 Nhiệt độ (temperature)

Nhiệt độ nước tự nhiên phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thời tiết của lưu vực hay môi trường khu vực Nước thải công nghiệp, đặc biệt là nước thải nhà máy điện nhiệt, nhà máy điện hạt nhân thường có nhiệt độ cao hơn nước tự nhiên trong lưu vực nhận nước cho nên làm cho nước nóng lên (ô nhiễm nhiệt)

Ảnh hưởng của nhiệt độ cao trong nước: Nhiệt độ cao của nước làm thay đổi các

quá trình sinh, hóa, lý học thường của hệ sinh thái nước biểu hiện:

- Làm giảm nồng độ oxi trong nước;

- Phân hủy yếm khí xảy ra mạnh mẽ, gây ra mùi hôi thối do các khí H2S, CO2,

CH4, NH3 … gây ra;

- Làm thay đổi màu nước

Để đo nhiệt độ của nước người ta dùng các loại nhiệt kế khác nhau

1.2 Độ màu (colour)

Nước tự nhiên thường trong suốt và không màu, nước có màu là do các chất bẩn hòa tan trong nước tạo nên Nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp (nước thải nhà máy dệt, thuộc da, lò mổ, nhà máy giấy…) thường tạo ra màu xám hoặc đen cho nguồn nước

Để đánh giá màu sắc của nước, người ta dùng phương pháp so màu bằng mắt hoặc bằng phổ kế với các dung dịch chuẩn

1.3 Độ đục (turbidity)

2

Nước tự nhiên sạch thường không chứa các chất rắn lơ lửng nên trong suốt và không màu Khi chứa các hạt sét, mùn, vi sinh vật, hạt bụi, các hóa chất kết tủa thì nước trở nên đục Nước đục ngăn cản quá trình chiếu ánh sáng mặt trời xuống đáy thủy vực

Độ đục của nước được xác định bằng máy đo độ đục Đơn vị của độ đục: NTU (Nephelometric Turbidity Unit)

Nước mặt thường có độ đục 20-100 NTU, mùa lũ có khi cao tới 500- 600 NTU Độ đục của nước hồ sạch thường ở mức dưới 25 NTU Nước thải sinh hoạt phải có độ đục không lớn hơn 5 NTU, nước uống phải có độ đục không lớn hơn 1NTU

1.4 Độ cứng (hardness)

Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi, magie có trong nước Trong xử lý nước thường phân biệt thành 2 loại độ cứng: độ cứng tạm thời và độ cứng vĩnh cửu Độ cứng tạm thời là độ cứng do các muối bicacbonat của Mg và Ca tạo thành Khi làm thoáng tốt và ở nhiệt độ cao, các muối bicacbonat tạo kết tủa cacbonat

Ca(HCO3)2  CaCO3 ↓ + CO2 ↑ + H2OĐây là nguyên nhân nước cứng gây hiện tượng đóng cặn ở các đường ống, dụng cụ, thiết bị tiếp xúc với nước, nhất là nước nóng Kết hợp với các cặn chứa sắt, mangan, silic, cặn ở đường ống thường có màu trắng vàng gạch hoặc nâu

Độ cứng vĩnh cửu là do các muối Ca, Mg không cacbonat tạo nên (thường là muối sunphat, clorua) Những muối này bền nhiệt nên khi đun nóng không bị kết tủa

Độ cứng của nước được xác định bằng phương pháp chuẩn độ.Theo giá trị độ cứng tính bằng mg/l CaCO3 có thể phân loại nước thành:

Bảng 1.1 Phân loại độ cứng của nước

Độ cứng của nước Hàm lượng CaCO3 (mg/l)

Nước hơi cứng 50 - 150

Nước rất cứng > 300

1.5 Độ pH

Độ pH của nước được xác định dựa theo công thức: pH = - lg [H+]

Nước tinh khiết ở điều kiện thường bị phân ly theo phương trình: H2O = H+ + OH –

Và trung hòa về điện tích, tức là [H+] = [ OH-]

Đối với nước tinh khiết thì pH = 7, khi chứa nhiều ion H+ hơn OH- nước có tính axit

pH < 7, khi chứa nhiều ion OH- hơn H+ nước có tính kiềm pH > 7

Ảnh hưởng của độ pH:

- Cá thường không sống được khi nước có pH <4 hoặc pH > 10

- Sự thay đổi độ pH của nước liên quan đến sự hiện diện các hóa chất axit hoặc kiềm, sự phân hủy chất hữu cơ, sự hòa tan của một số anion SO4 2-, NO3-

Độ pH của nước có thể xác định bằng máy pH – meter hoặc bằng giấy đo pH

Tiêu chuẩn pH cho nước sinh hoạt là 6 – 8,5, cho nước uống là 6,5 – 8,5

1.6 Độ dẫn điện (electric conductivity)

Độ dẫn điện của nước liên quan đến sự hiện diện của các ion của các kim loại muối như NaCl, KCl, Na2SO4, KNO3, … trong nước Tác động ô nhiễm của nước có độ dẫn điện cao thường liên quan đến độc tính độc hại của các ion tan trong nước

Để xác định độ dẫn điện, người ta dùng các máy đo điện trở hoặc cường độ dòng điện

1.7 Chất rắn lơ lửng (Suspended solids – SS)

- TSS (total suspended solids): là tổng hàm lượng cặn lơ lửng (mg/l)

Để xác định TSS, người ta làm bay hơi mẫu nước trên nồi cách thủy rồi sấy khô ở

103oC tới trọng lượng không đổi

- SS (Suspended solids): chất rắn lơ lửng (mg/l)

Để xác định chất rắn lơ lửng, người ta thường để lắng sau đó lọc qua giấy lọc chuẩn tách ra phần chất lắng: sấy khô ở 103oC – 105oC

- DS ( Dissolved Solid): chất rắn hòa tan (mg/l)

Sấy khô một thể tích nước đã biết đã được lọc sach cặn lơ lửng ở nhiệt độ 100 –

105 oC và cân lượng cặn còn lại sau khi nước bốc hơi hết gọi là chất rắn hòa tan Đây chủ yếu là các khoáng chất và một lượng nhỏ các chất hữu cơ hòa tan

4

Để xác định riêng phần muối khoáng hòa tan, cần nung lượng cặn này ở 500 -800oC

để phần hữu cơ cháy hết, lượng cặn còn lại tính bằng mg/l chính là tổng lượng muối

khoáng hòa tan (TKHT).

Bảng 2.2 Phân loại tự nhiên theo TKHT

1.8 Hàm lượng oxy hòa tan DO (dissolved Oxygen)

Oxy tự do hòa tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các sinh vật nước (cá, lưỡng cư, thủy sinh, côn trùng…) thường được tạo ra do sự hòa tan oxy từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo Nồng độ oxy tự do hòa tan trong nước khoảng 8-10 ppm (ppm = mg/l hoặc mg/1kg), và sự dao động mạnh phụ thuộc vào nhiệt độ, sự phân hủy các chất, sự quang hợp của tảo Khi nồng độ DO thấp, các loài sinh vật nước thiếu oxy

sẽ giảm hoạt động hoặc chết Do vậy DO là một chỉ số quan trọng để đánh giá sự ô nhiễm thủy vực Có nhiều phương pháp xác định giá trị DO của mẫu nước như phương pháp ion của Winkler và phương pháp điện cực

1.9 Nhu cầu oxy sinh hóa BOD (biochemical oxygen demand – BOD)

Nhu cầu oxy sinh hóa là lượng oxy mà vi sinh vật dùng để oxy hóa các chất hữu cơ

có trong nước theo phản ứng:

Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm trung gian

Để xác định giá trị BOD của mẫu nước người ta tìm giá trị oxy hòa tan DO của mẫu nước trước và sau khi ủ mẫu một thời gian ở nhiệt độ 20oC Thông thường thời gian ủ

là 5 ngày khi đó khoảng 70 – 80% các chất hữu cơ bị oxy hóa (BOD5) Theo lý thuyết

để oxy hóa gần hết hoàn toàn các chất hữu cơ (98-99%) đòi hỏi sau 20 ngày

1.10 Nhu cầu oxy hóa học (chemical oxygen demand – COD)

Nhu cầu oxy hóa học (COD) là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ có trong mẫu nước thành CO2 và nước

Như vậy COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa toàn bộ các hợp chất hữu cơ có trong nước, còn BOD chỉ là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học Thông thường BOD5/COD = 0,5 – 0,7.

1.11 Các hợp chất của Nito, Photpho

Các hợp chất của Nito trong nước là kết quả của quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong tự nhiên, trong chất thải và trong các nguồn phân bón mà con người trực tiếp hoặc gián tiếp đưa vào nguồn nước Các hợp chất này tồn tại dưới dạng amoniac, nitrit, nitrat và cả dạng nguyên tố nito

Các hợp chất Photpho có thể tồn tại trong nước bao gồm các hợp chất photphat khi nguồn nước bị nhiễm bẩn phân rác và các hợp chất hữu cơ, quá trình phân hủy giải phóng ion PO42-

Khi ở trong nước hàm lượng nito, photpho cao sẽ thúc đẩy quá trình phì dưỡng (còn gọi là phú dưỡng)

1.12 Chỉ tiêu vi sinh

Sinh vật có mặt trong nước ở nhiều dạng khác nhau Bên cạnh các sinh vật có ích,

có nhiều nhóm sinh vật gây bệnh hoặc truyền bệnh cho người và động vật Trong số này đáng chú ý là các loại vi khuẩn, siêu vi khuẩn, ký sinh trùng gây bệnh như tả, lỵ, thương hàn, sốt rét, viêm gan B, viêm não Nhật Bản, giun đỏ, trứng giun…

Nguồn gây ô nhiễm sinh học cho môi trường nước chủ yếu là phân, rác, nước thải sinh hoạt, xác chết sinh vật, nước và rác thải bệnh viện… Để đánh giá mức độ ô nhiễm

sinh học, người ta dùng chỉ số Coliform Đây là chỉ số phản ánh số lượng vi khuẩn

E.coli trong nước, thường không gây bệnh cho người và sinh vật Để xác định chỉ số coliform, người ta nuôi cấy mẫu trong dung dịch đặc biệt và đếm số lượng chúng sau một thời gian nhất định

Người ta phân biệt trị số E.coli và chỉ số E.coli Trị số E.coli là đơn vị thể tích nước có chứa 1 vi khuẩn E.coli, còn chỉ số E.coli là số lượng vi khuẩn E.coli có trong một lít nước.Tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt ở các nước tiên tiến qui định trị số E.coli không nhỏ hơn 100ml nước, nghĩa là cho phép có 1 vi khuẩn E coli trong 100ml nước, chỉ số E.coli tương ứng là 10 Tiêu chuẩn vệ sinh Việt Nam qui định chỉ số E.coli của nước thải sinh hoạt phải nhỏ hơn 20

6

2 Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải

2.1 Các phương pháp xử lý chất ô nhiễm trong nước

Để xây dựng hệ thống khép kín, nước thải phải được làm sạch bằng phương pháp

cơ học, hóa học, hóa lí, sinh học và nhiệt đến chất lượng cần thiết, tùy theo yêu cầu Phân loại phương pháp xử lí ô nhiễm nước được tổng hợp trong sơ đồ sau:

Bảng 2.1 Phân loại phương pháp xử lí nước thải công nghiệp

2.2 Phân loại theo bản chất của phương pháp làm sạch nước

Tiêu hủy tạp chất tan và không tan Xử lí tạp

chất vô cơ

Xử lí tạp chất hữu cơ

Tiêu hủy

Bơm xuống đáy biển Chôn

Bơm xuống giếng

Tiêu hủy bằng nhiệt

Cô đặc

Điện thẩm tách

Lọc ngược

Trao đổi ion

Đóng băng

Tái sinh

Háp phụ Chưng cất Trích li

Lọc ngược

và siêu lọc

Phân hủy

Oxi hóa pha hơi

Oxi hóa pha lỏng Hóa sinh

Oxi hóa

Xử lí khí

Thổi khí

Hóa học Đun nóng

 Đĩa tiếp xúc quay

 Hồ sinh học hiếu khí

 Phân hủy kị khí

 Lọc kị khí

 Mê tan hóa

 Phân hủy yếm khí ngược dòng

 Hồ sinh học kỵ khí

2.3 Các giai đoạn xử lý nước

 Tiền xử lý và xử lý bậc 1 (sơ cấp, sơ bộ): gồm công trình thu gom từ song chắn

rác đến sau công trình lắng bậc 1 Giai đoạn này khử các vật rắn nổi có kích thước lớn và tạp chất có thể lắng để bảo vệ bơm và đường ống Bao gồm:

 Xử lý bậc 2 (thứ cấp): nhằm xử lý chất hòa tan và chất keo bằng phương pháp

hóa lý, và hầu hết các chất hữu cơ hòa tan có thể phân hủy sinh học bằng phương pháp sinh học

 Xử lý chất hữu cơ phân hủy sinh học

 Khử trùng

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ CÁC PHƯƠNG PHÁP VẬT LÝ (CƠ HỌC) –

PHYSICAL TREATMENT (4 tiết)

Phương pháp vật lý được dùng chủ yếu để loại các tạp chất không tan trong nước

2.1 Lọc qua – screening

Song chắn rác là công đoạn tách tạp chất thô trong nước

 Song chắn rác – bar rack

Công trình này có tác dụng thu vớt các tạp chất rắn kích thước lớn Song chắn được đặt trước các công trình làm sạch, hoặc có thể đặt ngay miệng xả ở các phân xưởng khi nước thải sản xuất chứa tạp chất thô hoặc dạng sợi

 Lưới lọc, rây – screen

Trước khi cho nước vào hệ thống xử lí, người ta dùng lưới hoặc rây để tách các tạp chất thô, đặc biệt cần thiết khi thu hồi chất quý trong dòng nước thải

Lưới được chế tạo từ các thanh kim loại và được đặt trên đường chảy của nước thải dưới góc 60 – 750 Tạp chất lớn bị giữ lại trên lưới và được lấy ra bằng máy cào Chiều rộng các khe lưới bằng 16 – 19 mm vận tốc nước giữa các thanh kim loại bằng 0,8 – 1m/s

Để tách các chất lơ lửng nhỏ hơn người ta ứng dụng rây Rây có thể có hai dạng: trống và đĩa Rây dạng trống có lỗ 0,5-1mm Khi trống quay, nước sẽ được lọc qua bề mặt của nó Tạp chất được giữ lại và được rửa bằng nước rồi chảy vào rãnh chứa

10

Hình 2.1 Song chắn rác

2.2 Lắng – sedimentation

Lắng là quá trình tách cặn lơ lửng khỏi nước nhờ tác động của trọng lực, nó còn được gọi là sa lắng

Công cụ để thực hiện quá trình lắng là bể lắng Một bể lắng cần có bốn vùng:

- Vùng nhận và phân phối nước: có chức năng phân phối đều nước sao cho tận dụng được tối đa không gian vùng lắng, ngoài ra phải giảm tốc nước vào vùng lắng tới vận tốc thiết kế giới hạn cho vùng lắng vo được gọi là tốc độ giới hạn hay tải bề mặt Để thực hiện điều này vùng thu nước thường có vách hướng dòng

- Vùng lắng: vùng thực hiện quá trình sa lắng

- Vùng chứa bùn lắng: phải thuận lợi cho việc thu gom bùn và vệ sinh bể thường

kì Thường phải có hố thu gom bùn bố trí gần cửa nhận nước Nếu bể gom bùn thủ công thì đáy bể phải có độ dốc nhất định về phía hố gom

- Vùng thu nước lắng: có chức năng thu nước đã lắng bớt cặn, chuyển tải đi sang công đoạn tiếp theo Để thực hiện điều này cần bố trí các máng thu

Vùng nhận và phân phối nước Vùng thu nước lắng

Máng thu nước Nước thô

Vùng lắng Vùng chứa bùn

Xả bùn

Hình 2.2 Mô hình bể lắng và bốn vùng lắng cơ bản

2.2.1 Bể lắng đứng – vertical clarifier

Bể lắng đứng là bể chứa hình trụ (hoặc tiết diện vuông) có đáy chóp Nước thải được cho vào theo ống trung tâm Sau đó, nước chảy từ dưới lên trên vào các rãnh chảy tràn Như vậy, quá trình lắng cặn diễn ra trong dòng đi lên, mỗi hạt chuyển động theo nước lên trên với

cuốn lên trên

Hiệu quả lắng của

Mặt khác t chính là thời gian lưu nước tính bằng : t = V/Q

Trong đó: V : thể tích nước trong vùng lắng

2.2.2 Bể lắng ngang – horisonal clarifier

Bể lắng ngang là hồ chứa hình chữ nhật, có hai hay nhiều ngăn hoạt động đồng thời Nước chuyển động từ đầu này đến đầu kia của bể

Trong bể lắng một hạt rắn chuyển động theo dòng nước có vận tốc vo và dưới tác dụng của trọng lực chuyển động xuống dưới với vận tốc vP Như vậy, trong bể lắng chỉ kịp lắng những hạt nào mà quĩ đạo của chúng cắt ngang đáy bể trong phạm vi chiều dài của nó

Hình 2.4 Cấu tạo bể lắng ngang

2.2.3 Bể lắng li tâm – radical clarifier

Theo mặt chiếu, bể lắng hướng tâm là bể chứa tròn Nước trong đó chuyển động từ tâm ra vành đai Vận tốc nước nhỏ nhất là ở vành đai Loại bể lắng này được ứng dụng cho lưu lượng nước có hàm lượng SS cao Để thu gom bùn bể được trang bị cần gạt bùn cơ giới sát đáy dốc dồn bùn về hố thu ở tâm bể

Nguyên lý: Đối với lắng ngang cũng như lắng li tâm ta dùng phương trình Hazen để tính kích thước cơ bản: vo = Q/A Theo đó điều kiện lắng là: nếu vận tốc rơi của hạt lớn hơn vận tốc Hazen vo thì sẽ lắng Như vậy nếu Q và chất lượng nước vào không đổi (vP

lắng hạt là các giá trị không đổi) vo chỉ có thể giảm nếu tăng diện tích lắng A (đáy bể)

mà không cần thay đổi độ sâu H của bể Khi đó, với cùng một bể lắng ta có thể nâng hiệu suất lắng

Q/n

Q/n

Hình 2.6 Mô hình bể lắng với đáy phụ

2.3 Tuyển nổi – flotation

- Quá trình tuyển nổi là quá trình phân tách các hatjrawns hoặc lỏng khỏi pha lỏng được thực hiện bằng cách cung cấp các bọt khí mịn vào pha lỏng

- Cơ sở tuyển nổi như sau: khi đến gần các bọt khí đang nổi lên trong nước, các hạt

lơ lửng sẽ kết dính với các bọt khí này và cùng nó nổi lên trên mặt nước, tạo thành lớp bọt có nồng độ tạp chất cao hơn trong nước ban đầu

Hình 2.7 Cơ chế tuyển nổi

- Ứng dụng

Tuyển nổi được ứng dụng để loại ra khỏi nước các tạp chất phân tán không tan và khó lắng Trong nhiều trường hợp tuyển nổi còn được sử dụng để tách chất tan như chất hoạt động bề mặt Tuyển nổi ứng dụng để xử lí nước thải của nhiều ngành sản

xuất như: chế biến dầu mỏ, tơ sợi nhân tạo, giấy xenlulo, da, hóa chất, thực phẩm, chế tạo máy

- Các phương pháp tuyển nổi

+ Tuyển nổi bằng khí phân tán (dispersed air flotation): phương pháp này được thực hiện bằng cách thổi trực tiếp vào dung dịch cần tuyển nổi, gây xáo trộn dung dịch, cặn tiếp xúc với bọt khí và tiếp xúc với nhau, dính kết và nổi lên trên bề mặt

+ Tuyển nổi chân không (vacuum flotation): dưới áp suất thường, dung dịch cần tuyển nổi được bão hòa không khí Khi tạo chân không trong thiết bị kín, khí thoát ra dưới dạng bọt khí nhỏ kết dính với cặn và nổi lên bề mặt Hệ thống này ít được sử dụng vì khó vận hành trong thực tế

+ Tuyển nổi bằng khí hòa tan (dissolved air flotation – DAF): trong các hệ thống DAF không khí được hòa tan vào nước ở áp suất từ 2 – 4 atm cho đến khi đạt trạng thái bão hòa, sau đó nhờ sự giãn áp đột ngột đến áp suất khí quyển tạo thành bọt khí

Hiệu quả của quá trình tuyển nổi phụ thuộc kích thước và số lượng bong bóng khí, kích thước tối ưu của bong bóng khí là 15 – 30 µm Để có kích thước bọt ổn định trong quá trình tuyển nổi người ta dùng các chất tạo bọt Chất tạo bọt có thể là dầu thông, phenol, ankyl, sunfat natri, cresol

- Cơ sở của quá trình tuyển nổi

+ Lượng không khí nén vào dung dịch cần tuyển nổi tuân theo định luật Henry – Dalton: Pi= K Ci

Trong đó: Ci là nông độ của khí i trong nước

K là hằng số Henry

Pi là áp suất riêng phần của khí i

Ở nhiệt độ không đổi, lượng khí hòa tan vào nước tỷ lệ thuận với áp suất riêng phần của khí

+ Khi thiết kế hệ thống DAF, cần bảo đảm tỷ lệ giữa lượng khí cung cấp và lượng chất rắn có trong dung dịch cần xử lý:

A/S = air/solid (lượng không khí cần cung cấp/lượng chất rắn trong nước thải)

2.4 Lọc – filtration

16

Lọc là quá trình được thực hiện bằng cách cho chất cần lọc (chất lỏng, chất khí) đi qua một cơ cấu lọc cho phép tách loại những yếu tố không mong muốn.

 Cơ chế bám dính: khi tốc độ dòng chảy không lớn, các lực bề mặt có thể gây ra

sự bám dính các hạt cặn trên bề mặt vật liệu lọc Bản chất các lực bề mặt khá phức tạp, phổ biến là lực hút tĩnh điện và lực Vandec Val

 Về môi trường vật liệu lọc có hai nhóm chính

- Nhóm vật liệu lọc dạng hạt, môi trường lọc là lớp vật liệu lọc dày

- Nhóm vật liệu dạng màng, môi trường lọc có độ dày không đáng kể

2.4.1 Lọc qua lớp vật liệu dạng hạt

Vật liệu lọc phổ biến là cát thạch anh, antraxit Phương pháp lọc bằng môi trường vật liệu dạng hạt chủ yếu để loại cặn lơ lửng, tuy nhiên nếu kết hợp với các kỹ thuật keo tụ tạo bông thích hợp nó có thể lọc tốt các hạt keo và giảm một phần chất hữu cơ hòa tan

Kĩ thuật lọc cát thường được phân loại theo tốc độ lọc, theo động lực của quá trình lọc, theo chiều dòng chảy, theo số loại vật liệu lọc

 Theo tốc độ lọc ta có:

- Lọc nhanh: khi tốc độ lọc khoảng lớn hơn 5 m/h

- Lọc chậm: khi tốc độ lọc bằng 0,1 – 0,3 m/h

 Theo động lực của quá trình lọc:

- Lọc tự chảy hay lọc trọng lực: nước chảy nhờ trọng lực

- Lọc áp lực: nước chảy nhờ bơm nước tạo áp

 Theo số vật liệu lọc:

- Lọc một lớp: chỉ dùng một loại vật liệu lọc

- Lọc đa lớp: dùng hai loại vật liệu lọc khác nhau về chất trở nên

 Theo chiều dòng chảy:

- Lọc xuôi: nước chảy từ trên xuống, thu nước lọc ở đáy

- Lọc ngược: nước chảy từ dưới lên, thu nước lọc trên miệng bể

Khi bể lọc bị tắc hoặc bị đánh thủng phải rửa lọc Rửa lọc bằng kĩ thuật rửa ngược (backwashing) được thực hiện theo chiều ngược lại: bơm nước sạch hoặc hỗn hợp khí – nước với cường độ rất cao vào đáy bể qua hệ phân phối đều, nước rửa cường độ cao

sẽ làm nâng các hạt vật liệu lọc lên, lớp hạt sôi lên, cọ xát vào nhau để rửa sạch bùn bám trên bề mặt

Hình 2.8 Kĩ thuật lọc và rửa ngược

 Màng siêu vi lọc (ultra filtration)

 Màng nano (nano filtration)

 Màng thẩm thấu ngược (reverse osmosis)

Kĩ thuật thẩm thấu ngược:

Thẩm thấu là một hiện tượng tự nhiên Nước bao giờ cũng dịch chuyển từ nơi có nồng độ muối/khoáng thấp đến nơi có nồng độ cao hơn Quá trình diễn ra cho đến khi nồng độ muối khoáng từ 2 nơi này cân bằng Để làm điều ngược lại (thẩm thấu ngược), người ta dùng một áp lực đủ dể đẩy ngược nước từ nơi có hàm lượng muối khoáng cao thấm qua một loại màng đặc biệt để đến nơi không có hoặc ít có muối khoáng hơn

Hình 2.9 Kĩ thuật thẩm thấu ngược Bảng 2.1 Đặc tính và cấu tạo của các loại màng

2.5 Ly tâm – centrifuge

Lưu chất chuyển động theo vòng xoáy tạo ra lực ly tâm làm pha rắn tách ra khỏi dòng nước hay pha lỏng tách khỏi chất rắn Xyclon thủy lực là dạng thiết bị tiêu biểu ứng dụng nguyên tắc tách tạp chất cơ học bằng lực ly tâm Nguyên tắc này còn ứng dụng trong thiết bị tách nước trong xử lý bùn

Lắng các hạt lơ lửng dưới tác dụng của

lực li tâm được tiến hành trong xiclon

nước và máy li tâm

1.000-300.000daltons

300-1000daltons

100-300daltons

Composite,

gỗ

Composite,

gỗ và các polime Thiết kế màng ống, sợi rỗng ống, sợi rỗng,

bản và khung

ống, bản và khung

ống, bản và khung

Các chất bị

giữ lại

Tàn thuốc lá , nhựa cây , các khoáng chất, sét, một số loại

Protein, tinh bột silic cát, thuốc nhuộm, chất béo và các

Tinh bột, đường, thuốc trừ sâu, thuốc

Acid, đường, muối, các amino acid, BOD, COD

20

Xiclon nước có kết cấu đơn giản, gọn, vận hành dễ dàng, năng suất cao và giá không cao

Khi nước chuyển động quay trong xiclon nước, các hạt trong nước chịu tác dụng của lực li tâm, làm chúng văng ra thành, lực trọng trường, lực quán tính và lực cản của dòng chuyển động Hình 2.10 Xiclon nước

Vận tốc chuyển động của hạt trong chất lỏng dưới tác dụng của lực li tâm phụ thuộc đường kính của nó, hiệu khối lượng riêng giữa nước và hạt, độ nhớt và khối lượng riêng của nước thải và gia tốc của trường li tâm Hiệu quả của xiclon nước vào khoảng 70%

2.5.2 Máy li tâm

Để loại cặn ra khỏi nước thải có thể ứng dụng máy li tâm lắng và thiết bị tâm lọc.Lọc li tâm được thực hiện bởi sự quay huyền phù trong trống vành khăn, được bọc dưới lớp vải lọc Cặn ở lại bên thành trống và được lấy ra bằng tay hoặc dao Loại này hiệu quả nhất khi cần thu sản phẩm với độ ẩm thấp nhất và yêu cầu rửa cặn

2.6 Ép cặn – compression

So với máy li tâm, thiết bị ép cặn có các ưu điểm sau: không có phần chuyển động nhanh, độ ẩm của cặn thấp, chế tạo đơn giản và làm việc liên tục Nhược điểm là pha rắn bị cuốn theo nước nhiều khi nồng độ của nó nhỏ và hạt phân tán cao và không thể rửa cặn trong thiết bị

Hình 2 Hình 2.11 Sơ đồ ép cặn

2.7 Sử dụng bức xạ tử ngoại, sóng siêu âm

Phương pháp khử trùng ứng dụng các dạng năng lượng vật lý gồm ánh sáng mặt trời, tia tử ngoại (UV), sóng siêu âm

Hình 2.12 Khử trùng nước bằng tia tử ngoại UV

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ (3 tiết)

3.1 Keo tụ, trợ keo tụ - coagulation, flocculation

 Mục đích của quá trình keo tụ tạo bông:

Quá trình keo tụ tạo bông được áp dụng để tách loại các hạt cặn có kích thước 0,001 – 0,1 µm, không thể tách loại được bằng các quá trình lý học thông thường như lắng, lọc và tuyển nổi

Mối liên hệ giữa kích thước hạt và thời gian lắng

22