Bai giang xu ly nuoc thai

Hệ thống xử lý nước thải có tên tiếng anh là Waste water treatment system là hệ thống được hình thành bởi nhiều công nghệ và hóa chất khác nhau nhằm giải quyết các vấn đề có trong nước thải. Từ đó tạo thành một hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh. Hệ thống xử lý nước thải tốt là hệ thống xử lý nước thải được thiết kế để phù hợp với sự thay đổi của nhu cầu xử lý nước thải, có thể tồn tại lâu, bền nhằm tránh tốn kém chi phí trong việc thay thế hoặc nâng cấp thiết bị. Một hệ thống xử lí nước thải chuẩn, cần xử lý được những vấn đề sau: Thứ nhất: Xử lý được những thành phần độc hại có trong nước thải, đáp bảo chất lượng nước thải theo BYT (QCVN về nước thải) Thứ hai: Chi phí xây dựng, lắp đặt hợp lý nhưng vẫn đảm bảo chất lượng nước thải. Thứ ba: Nâng cấp dễ dàng khi có thay đổi về chất lượng nước sau này Thứ tư: Tùy ý thêm lượng hóa chất xử lý nước thải

Ô NHIỄM NƯỚC VÀ

XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Ô NHIỄM NƯỚC

Do tác động của các hoạt động sống, nước bị nhiễm bẩn bởi các chất khác nhau và làm

chất lượng nước xấu đi Chất lượng nước thay đổi theo các khuynh hướng sau:

1 Giảm độ pH của nước ngọt do ô nhiễm bởi các axit sunfuaric và axit nitric từ khí quyển,

tăng hàm lượng sunfat (SO42-) và nitrat (NO3-) trong nước

2 Tăng nồng độ các ion Ca2+, Mg2+, Si4+ trong

nước ngầm và nước sông do rửa và hòa tan bằng nước mưa bị axit hoá các quặng cacbonat và các quặng khác

3 Tăng hàm lượng các ion kim loại nặng như chì, cadmi, thuỷ ngân, asen, kẽm và các photphat

(PO43-), nitrat (NO3-), nitrit (NO32-) trong nước tự

nhiên

4 Tăng hàm lượng muối trong nước bề mặt và nước ngầm do sự xâm nhập của chúng cùng với nước thải, từ khí quyển và do rửa chất

thải rắn (ví dụ hàm lượng muối trong nước của nhiều sông hàng năm tăng 30-50 mg/l, từ 1000 tấn chất thải thành phố có đến 8 tấn muối tan xâm nhập vào nước ngầm)

Ô NHIỄM NƯỚC

5 Tăng hàm lượng các hợp chất hữu cơ

trong nước, trước tiên là các chất bền sinh học (chất hoạt động bề mặt, thuốc sát

trùng, sản phẩm phân rã của chúng với các chất độc hại, gây ung thư, đột biến gen khác)

6 Giảm hàm lượng oxi trong nườc tự nhiên, trước hết là do các quá trình oxi hóa, do

nước nhiễm các chất kị nước

7 Giảm độ trong suốt của nước (trong nước bẩn, các virut và vi khuẩn phát triển nhanh và trở thành nhân tố kích thích mầm

bệnh)

8 Nước tự nhiên bị nhiễm các đồng vị

phóng xạ của các nguyên tố hóa học

PHÂN LOẠI NƯỚC THEO MỤC ĐÍCH SỬ

DỤNG

Người ta chia nước công nghiệp thành nước làm lạnh, nước công nghệ và nước năng lượng

các sản phẩm lỏng và khí trong thiết bị truyền nhiệt Trong trường hợp này nước không tiếp xúc với dòng vật chất và không bị ô nhiễm mà chỉ được đun nóng Trong công nghiệp, lượng nước làm nguội chiếm khoảng 65-80% lượng nước sử dụng

môi trường, nước rửa và nước phản ứng Nước tạo môi trường dùng để hòa tan và hình thành bùn khi làm giàu và chế biến quặng, vận chuyển sản phẩm và chất thải của sản xuất Nước rửa để rửa các sản phẩm khí, lỏng, rắn Nước phản ứng có trong thành phần tác chất phản ứng Nước công nghệ tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm nên nó có thể bị ô nhiễm bởi các chất đó

đun nóng thiết bị, nhà xưởng, sản phẩm

CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM NƯỚC

Nước thải là nước đã dùng trong sinh hoạt, sản xuất hoặc chảy qua vùng đất ô nhiễm Phụ thuộc vào điều kiện hình thành, nước thải được chia thành nước thải sinh hoạt, nước khí quyển và nước thải công nghiệp

1 Nước thải sinh hoạt: là nước nhà tắm, giặt, hồ bơi, nhà ăn, nhà vệ sinh, nước rửa sàn nhà Chúng chứa khoảng 58% chất hữu cơ và 42% chất khoáng Đặc điểm cơ bản của nước thải sinh hoạt là hàm lượng cao các chất hữu cơ không bền sinh học (như cacbonhydrat, protein, mỡ); chất dinh dưỡng (photphat, nitơ); vi trùng; chất rắn và mùi

2 Nước khí quyển: được hình thành do mưa và chảy ra từ đồng ruộng Chúng bị ô nhiễm bởi các chất vô cơ và hữu cơ khác nhau Nước trôi qua khu vực dân cư, khu sản xuất công nghiệp, có thể cuốn theo chất rắn, dầu mỡ, hóa chất, vi trùng Còn nước chảy ra từ đồng ruộng mang theo chất rắn, thuốc sát trùng, phân bón…

CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM NƯỚC

3 Nước thải công nghiệp: xuất hiện khi khai thác và chế biến các nguyên liệu hữu cơ và vô cơ Trong các quá trình công nghệ các nguồn nước thải là:

Nước hình thành do phản ứng hóa học (chúng bị ô nhiễm bởi các tác chất và các sản phẩm phản ứng)

Nước ở dạng ẩm tự do và liên kết trong nguyên liệu và chất ban đầu, được tách ra trong qua trình chế biến

Nước rửa nguyên liệu, sản phẩm, thiết bị.Dung dịch nước cái

Nước chiết, nước hấp thụ

Nước làm nguội

Các nước khác như: nước bơm chân không, từ thiết bị ngưng tụ hòa trộn, hệ thống thu hồi tro ướt, nước rửa bao bì, nhà xưởng, máy móc

CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM NƯỚC

Nước thải bị ô nhiễm bởi các chất khác nhau Tổ chức Bảo vệ sức khỏe thế giới

hướng dẫn cách phân loại các chất ô

nhiễm hóa học nước như sau:

Chất hữu cơ không bền sinh học

Các muối vô cơ ít độc

Sản phẩm dầu mỏ

Các hợp chất gen sinh học

Các chất độc đặc biệt bao gồm các kim

loại nặng, các hợp chất tổng hợp hữu cơ

không phân huỷ sinh học

Nước thải nhiều ngành sản xuất ngoài các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan còn chứa tạp chất keo cũng như tạp chất phân tán lơ

lửng thô và nhuyễn mà khối lượng riêng

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

PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM NƯỚC

Có nhiều cách giảm lượng nước thải:Nghiên cứu và áp dụng các quy trình công nghệ không có nước thải

cầu nước sạch, đó là thiết lập các hệ thống cấp nước tuần hoàn và khép kín

CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH NƯỚC

THẢI

Xử lí tạp hòa tan

Xử lí tạp huyền phù và nhuơ tương

NƯỚC THẢI

Xử lí tạp

chất thô

Xử lí tạp chất ṃn

Tiêu huỷ tạp chất tan và không tan

Xử lí khí

Thổi khí

Đun nóng Hóa học

Xử lí tạp chất vô cơ

Cô đặc

Trao đổi ion Lọc ngược

Tái sinh

Trích li

Chưng cất

Xử lí tạp chất hươu

cơ

Phân huỷ Hóa sinh

Oxi hóa pha lỏng

Đông tụ

Keo tụ

Đông tụ điện

Bơm xuống đáy biển

Tiêu huỷ bằng nhiệt

Điện thẩm tích Đóng băng Hóa học

Hấp phụ

Lọc ngược và siêu lọc

Oxi hóa pha hơi Oxi hóa

Oxi hóa điện hóa Oxi hóa bức xạ

TÁCH CÁC HẠT LƠ LỬNG RA KHỎI

NƯỚC THẢI

Nước thải công nghiệp và sinh hoạt chứa các hạt lơ lửng các chất tan và không tan tạp chất lơ lửng được chia thành rắn và lỏng, cùng với nước chúng hình thành hệ phân tán Phụ thuộc vào kích thước hạt người ta chia hệ phân tán ra làm ba nhóm:

1 Hệ phân tán thô với hạt có kích thước

3 Dung dịch hạt có kích thước tương ứng với kích thước các phân tử và ion riêng lẻ

Để tách các hạt lơ lửng ra khỏi nước thải, người ta sử dụng các quá trình cơ thuỷ động, lọc qua, lắng, lọc Việc chọn phương pháp phụ thuộc kích thước hạt lơ lửng, tính chất hóa liù và nồng độ hạt lơ lửng, lưu lượng nước thải và độ sạch cần thiết

LỌC QUA VÀ LẮNG TỤ

Lọc qua:

Trước khi cho nước vào hệ thống xử lí, người ta dùng lưới hoặc rây để tách các tạp chất thô Lưới được chế tạo từ các thanh kim loại và được đặt trên đường chảy

lớn bị giữ lại trên lưới và được lấy ra bằng máy cào Chiều rộng các khe của 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

Năng suất rây phụ thuộc vào đường kính và chiều dài trống cũng như tính chất của tạp chất Rây được ứng dụng trong công nghiệp dệt, giấy xenlulô và da

Lắng tụ

Được dùng để lắng các tạp phân tán thô ra khỏi nước thải Lắng diễn ra dưới tác dụng của trọng lực Để lắng người ta sử dụng bể lắng cát, bể lắng và bể lắng trong

Vận tốc lắng tự do của hạt cầu được tính theo công thức:

Động lực học của quá trình lắng đối với hệ đa phân tán được xác định bằng thực nghiệm

Trong quá trình lắng gián đoạn, các hạt lơ lửng phân bố không đều theo chiều cao lớp nước thải Qua một khoảng thời gian nào đó, khi bắt đầu lắng trong, phần trên của thiết bị lắng xuất hiện lớp nước trong Càng xuống đáy nồng độ chất lơ lửng càng cao và ngay tại đấy lớp cặn được tạo thành Theo thời gian, chiều cao lớp nước trong và lớp cặn tăng lên Sau một khaỏng thời gian xác định trong thiết bị lắng chỉ còn hai lớp nước trong và lớp cặn Tiếp theo nếu cặn không được lấy ra thì nó sẽ bị ép và chiều cao lớp cặn bị giảm

Trong lắng liên tục cũng có các vùng như vậy nhưng chiếu cao của chúng không kthay đổi trong suốt quá trình

Bể lắng cát

Được dùng để loại sơ bộ chất bẩn khoáng và hữu cơ (0,2-0,25mm) ra khỏi nước thải Bể lắng cát ngang là hồ chứa có tiết diện nganh là tam giác hoặc hình thang Chiều sâu bể lắng cát 0,25-1m Vận tốc chuyển động của nước không quá 0,3m/s Bể lắng cát dọc có dạng hình chữ nhật tròn, trong đó

nước chuyển động theo dòng từ dưới lên với

vận tốc 0,05m/s

Bể lắng ngang

Bể lắng ngang (hình 9.1a) 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.

Chiều sâu của bể lắng H=1,5-4m, chiều

ngang được ứng dụng khi lưu lượng nước thải

lắng là 60%

Trong bể lắng một hạt chuyển động theo dòng nước có vận tốc v và dưới tác dụng của trọng lực chuyển động xuống dưới với

lắng những hạt nào mà quĩ đạo của chúng cắt ngang đáy bể trong phạm vi chiều dài của nó Vận tốc chuyển động của nước trong bể lắng không lớn hơn 0,01m/s Thời gian lắng từ

1 đến 3 giờ

Bể lắng đứng

Sơ đồ bể lắng đứng được trình bày trên

hình 9.1b Bể lắng đứng là bể chứa hình trụ

(hoạt 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, vận tốc nước là 0,5-0,6m/s Chiều cao vùng lắng 4-5m Mỗi hạt chuyển động theo nước lên trên với vận tốc v và dưới tác dụng của trọng lực hạt chuyển động xuống dưới với vận tốc ω Nếu ω>v, hạt sẽ lắng nhanh; nếu ω<v, hạt bị nước cuốn lên trên Hiệu quả lắng của bể lắng đứng thấp hơn bể lắng ngang khoảng 10-20%

Bể lắng hướng tâm

Theo mặt chiếu, bể lắng hướng tâm (hình

9.1c) 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 thải lớn hơn

bể 1,5-5m, còn tỉ lệ đường kính trên chiều sâu từ 6-30 Người ta sử dụng bể có đường kính 16-60m Hiệu quả lắng là 60%

Hiệu quả lắng có thể nâng cao được bằng cách tăng vận tốc lắng nhờ chất keo trụ và đông tụ hoặc giảm độ nhớt của nước thải bằng cách đun nóng Ngoài ra cón có thể tăng diện tích lắng và tiến hành quá trình lắng trong lớp nước mỏng Khi chiều sâu nhỏ quá trình lắng diễn ra trong thời gian ngắn (4-10 phút) nên cho phép giảm kích thước bể lắng Quá trình lắng nhanh này được thực hiện

trong bể lắng dạng ống hoặc tấm chắn (hình

9.1c) Đường kính ống 25-50mm và chiều dài

0,6-1m Các ống có thể đặt nghiêng một góc

Bể lắng dạng bảng

Ở bên trong bể lắng dạng bảng (hình

9.1d) có các bảng đặt nghiêng và song song

với nhau Nước chuyển động giữa các bảng, còn cặn trượt xuống dưới vào bình chứa

Bể lắng có thể cùng chiều (hướng chuyển động của nước và cặn cùng nhau), ngược chiều (nước và cặn chuyển động ngược nhau) và giao nhau (nước chuyển động thẳng góc với hướng chuyển động của cặn) Phổ biến nhất là thiết bị lắng ngược chiều

4

Cặn

Nước sạch sạch

Nước rửa Nước

thải

Cặn e

Nước sạch sạch Nước thải

3

Bể lắng trong

Bể lắng trong được sử dụng để làm sạch tự nhiên và để làm trong sơ bộ nước thải công nghiệp Người ta thường sử dụng bể lắng trong với lớp cặn lơ lửng mà người

ta cho nước với chất đông tụ đi qua đó

Sơ đồ nguyên lí của bể lắng trong được

trình bày trên hình 9.2 nước với chất làm

đông tụ được cho vào phần dưới bể lắng Các bông chất đông tụ và các hạt lơ lửng được

hấp phụ bởi các chúng được nâng lên, nhờ dòng nước chảy lên (mặt cắt I.I) lớp cặn lơ lửng hình thành trên mặt cắt này và qua lớp đó nước được lọc Khi đó các hạt lơ lửng bám dính vào các bông đông tụ Cặn được tách ra trong thiết bị ép cặn, còn nước trong qua rãnh chảy tràn được đưa đến các công đoạn xử lí tiếp theo

Nước thải

Nước sạch

Cặn

3 1

2

LOẠI TẠP CHẤT NỔI

Quá trình lắng cũng được ứng dụng để làm sạch nước khỏi dầu, mỡ, nhựa Loại các tạp chất nổi tương tự như lắng chất rắn, chỉ khác là khối lượng riêng hạt nổi nhỏ hơn khói lượng riêng của nước

Sơ đồ bể lắng dầu được trình bày

trên hình 9.3 Vận tốc chuyển động của

nước trong bể thay đổi trong khoảng 0,01m/s Đối với các hạt dầu đường kính

của nước là 1,2-1,5m, thời gian lắng không nhỏ hơn 2giờ Khi đó, 96-98% dầu nổi lên

b a

8

5 4 3

2 1

6 7

1

Nước

thải

Nước sạch

Cặn

a- nằm: 1- thân bể tách dầu; 2- máy nâng thuỷ lực; 3- lớp dầu; 4- ống thoát dầu; 5- vách ngăn dầu; 6- cào; 7- bể chứa cặn b- lớp mỏng: 1- ống tháo nước sạch; 2- ống thoát dầu; 3- vách ngăn; 4- tấm nhựa xốp; 5- lớp dầu; 6- ống nhập nước thải; 7- bộ phận gồm các tấm dợn sóng; 8- cặn

Quá trình lọc được ứng dụng để loại ra khỏi nước thải các chất rắn hoặc lỏng phân tán rất nhỏ khó tách bằng phương pháp lắng Quá trình phân riêng được thực hiện nhờ vách ngăn xốp Vách ngăn xốp cho nước đi qua và giữ pha phân tán lại Quá trình diễn ra dưới tác dụng của áp suất thuỷ tĩnh của cột nước, áp suất cao trước bề mặt vách ngănm hoặc chân không sau vách lọc

Lọc qua vách lọc

Việc chọn vách lọc phụ thuộc vào tính chất nước thải, nhiệt độ, áp suất lọc và

cơ cấu của thiết bị

Vách lọc có thể là các tấm lưới bằng thép không rỉ, nhôm, niken, đồng thau và cũng có thể là các màng vải khác nhau (amiăng, thuỷ tinh, bông, luạ, sợi tổng hợp và nhân tạo)

Đối với nước thải có tính ăn mòn hóa học và ở nhiệt độn cao có thể sử dụng các vách lọc bằng kim loại

Yếu tố ảnh

hưởng lọc gián Thiết bị

đoạn

Thiết bị lọc gián đoạn

đến việc chọn

thiết bị lọc Lọ c

hú t

Lọ

c tấ

m

Lọ

c ép

Thù

ng quay

Đĩa quay Bă ng

tải

Nồng độ huyền

phù ban đầu, %

tt

Khả năng chế

chịu axit

Đặc tính thiết bị lọc liên tục và gián đoạn

Các kí hiệu đặc trưng cho chỉ số kinh tế kĩ thuật của thiết bị lọc

1- cao; 2- tốt; 3- đạt; 4- thấp (được ứng dụng khi thập cần thiết); gạch ngang (-) -không đạt (không nên ứng dụng)

Thiết bị lọc với vách ngăn bằng hạt

Đó là các hồ chứa mà ở phần dưới của nó có cơ cấu thoát nước Trên cơ cấu thoát nước người ta đặt lớp vật liệu đỡ, rồi trên đó là vật liệu lọc

Các đặc trưng quan trọng của môi trường

rỗng phụ thuộc cấu trúc môi trường xốp, nó liên quan với kích thước, hình dạng của hạt

Thiết bị lọc micron

Quá trình lọc micron là lọc nước thải qua

được ứng dụng để, làm sạch nước hải khỏi vật liệu rắn và sợi Vận tốc lọc khoảng 25-45m/h Khi nồng độ hạt rắn lơ lửng 15-20mg/l, hiệu quả xử lí 50-60%

Thiết bị lọc từ

Thiết bị lọc từ được ứng dụng để loại

khỏi nước Thiết bị này có thể được trang bị từ cố định hoặc điện từ Năng suất của

các hạt nhiễm tử, thiết bị lọc có thể laọi các hạt mài mòn, cát và các chất ô nhiễm khác Khi nước thải chảy tầng qua các từ trường các hạt có từ tính kích thước đến

50µm Các hạt này sẽ được tách ra bằng lọc hoặc lắng trong trọng trường Hướng dòng nước thải trùng với hướng trường trường để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lắng